A mesterséges
radioaktivitás
Az instabil izotópmag nem csak
a-átalakulás során eshet szét. Előfordulhat kis valószínűséggel,
hogy a nagy tömegszámú atommag két nála kisebb, de a héliummagnál nagyobb
atommagra bomlik szét. Ez az esemény a hasadás,
amely általában a már ismert radioaktív sugárzásokkal jár együtt.
-
Ilyen módon különböző radioaktív izotópokból álló bomlási
sorok alakulnak ki.
-
A bomlási sor elején mindig a legnagyobb tömegszámú izotóp
áll, utolsó tagja pedig stabil, nem radioaktív elem.
-
A sor tagjai között egyaránt találunk
a-aktív és b-aktív magokat.
-
Négy bomlási sort különböztethetünk meg. Mivel a tömegszám
csak a-bomlással változik az egyes sorozatban
található elemek tömegszámai néggyel osztva mindig ugyanazt a maradékot
adják.
|
Sorozat tömegszám szerint
|
Sorozat neve
|
Első elem
|
Utolsó elem
|
|
4k
|
tóriumsorozat
|
|
|
|
4k+1
|
neptúniumsorozat
|
|
|
|
4k+2
|
urán-rádium sorozat
|
|
|
|
4k+3
|
aktíniumsorozat
|
|
|
A viszonylag nagy felezési idők miatt (106-109
év) spontán hasadás ritkán következik be a természetben.
Valamilyen külső gerjesztés azonban
jelentősen megnövelheti a bekövetkezés valószínűségét.
Ilyen külső gerjesztés lehet például egy lassú neutron befogása.
Szabad neutronokat viszont a nagy tömegszámú elemek maguk szolgáltatnak
bomlásuk során. Ennek okát könnyű belátni, hiszen tudjuk, hogy a neutronok
száma ezen elemeknél egyre nagyobb a protonokhoz képest. Hasadás közben
azonban kisebb tömegszámú elemek keletkeznek, amelyekben fölösleges neutronok
lesznek és ezek eltávoznak az újonnan keletkezett magokból.
Szilárd Leótól
(1934) származik az ötlet, hogy hasznosítani kellene ezeket a neutronokat
újabb hasadások indukálásához.
Hahn (1879-1968) és Strassmann
(1902-1981) mutattak ki először olyan hasadási folyamatot kísérletileg
1938-ban, amikor egy nagy tömegszámú elem, az urán neutronokkal való bombázásakor
két közepes tömegszámú elem, két-három szabad neutron keletkezett. Ezek
megjelenése adja a lehetőséget, hogy újabb hasadást okozva, a hasadások
láncszerűen kövessék egymást, és a folyamat önmagát tartsa fenn.
A láncreakciót először 1942-ben Fermi
(1901-1954)
csoportjának sikerült a gyakorlatban megvalósítani.