X 
Incendii stiri: 558
Criza energetică stiri: 1667

Cum să ne temem corect de bomba nucleară

29 noi. 2022,, 17:25 (reactualizat 30 noi. 2022,, 19:53)   Analitică
5830 0

În ultimul timp, una dintre temele fierbinți este eventuala posibilitate ca Ucraina să utilizeze așa numita «bombă murdară». Posturile rusești de televiziune, mass-media federală, sute de internet-canale fierbeau de această noutate, dar acum ardoarea a trecut. Multă lume a observat, că era imposibil să citești aceste știri fără ironie, iar unul dintre experții militari a exprimat chintesența: «Pentru a crea «bomba murdară» trebuie să răscolești butoiul cu deșeuri nucleare de la o centrală electrică, să le pui în capsule, după care să explodezi 100 kg de trotil».

În principiu, descrierea bombei murdare este aproape corectă. E nevoie de un recipient, în care se află o substanță radioactivă, sau un amestec din mai multe. E nevoie de un declanșator și de un purtător oarecare, dacă e vorba deja despre o bombă, nu de o capsulă. Explozia unei încărcături obișnuite este necesară cu un singur scop: pentru ca substanțele radioactive să se împrăștie în diferite părți și astfel să contamineze o anumită suprafață, care după asta va deveni mortală pentru tot ce se află pe acest teritoriu.

Este clară schema. Dar ea imediat provoacă zeci de întrebări. Ce substanțe radioactive ar fi cele mai potrivite pentru acest scop? Oare puterea exploziei nu va fi așa de neînsemnată, că radioactivitatea nu va depăși concentrația maxim admisibilă? Cum trebuie să lucrezi cu substanțele radioactive înainte de momentul exploziei? Capsula, bomba… Corpul ei trebuie să permită trecerea radiațiilor, sau teroriștii nucleari autohtoni ar trebui să-i cruțe pe membrii echipajului aeronavei, ai servantului de tun?

Să se descurce în aceste semne de întrebare a încercat fizicianul Boric Marținchevici, redactor-șef al revistei «Геоэнергетика» , într-un din emisiunile sale video. El și-a construit alocuțiunea într-o formă maxim accesibilă cititorului simplu.

Despre protoni și neutroni. Să ne amintim cursul școlar de fizică


Împrăștierea oricărei substanțe pe o suprafață depinde de direcția și viteza vîntului, mai ales dacă explozia se preconizează a fi aeriană. Au aruncat-o, să zicem, în aer cu scopul de a infecta o regiune rusească, da fluxurile aeriene au dus totul în Ucraina, Polonia, Scandinavia. Și atunci ce te faci? De ce e nevoie de 100 kg de trotil, și nu de 300? Toate par simple, dacă nu cugeți și nu intri în detalii .

Ce set de substanțe radio-eterice să folosești? Cele care imediat dau o eliberare masivă și omoară instantaneu toate ființele vii , sau să le alegi pe cele care au un nivel radioactiv mai mic, în schimb durata perioadei în care are loc dezintegrarea este mai mare? Adică, să omori mai mulți oameni, sau să capeți o zonă de excludere, în care va fi periculos să se trăiască decenii în șir?

Trebuie oare, la general vorbind, să ne temem de « bomba murdară »? Trebuie. Însă e nevoie să înțelegem foarte clar, de ce anume trebuie să ne temem. Pentru aceasta, să ne amintim ce este radiația, în special să ne amintim de cursul școlar la fizică.

Să ne amintim modelul atomului substanței chimice, în care atomul seamănă cu modelul sistemului Solar : în centru – un nucleu greu, pe orbitele căruia se rotesc electronii cu mase de mii de ori mai mici ca masa nucleului. Electronii au o sarcină chimică negativă, nucleul – pozitivă. Și doar viteza rotirii pe orbite le permite electronilor să nu se prăbușească în nucleu, căci particulele pozitive și cele negative, se știe, se atrag reciproc.

Dar pe noi ne interesează mai mult nucleul. Aceeași fizică din școală ne spune, că nucleul oricărui element chimic conține particule de două tipuri – protoni și neutroni. Neutronii au sarcină neutră. Protonii – pozitivă. Sarcina negativă a electronului este egală cu minus unu, cea pozitivă – cu plus unu. Numărul protonilor din nucleu coincide cu numărul electronilor de pe orbitele nucleului. Adică, în ansamblu, atomul este neutru din punct de vedere electric.

Și protonul răspunde de proprietățile chimice ale unei sau altei substanțe, neutronul – numai pentru proprietățile fizice. În tăblița lui Mendeleev, elementele își ocupă pătrățelele în funcție de numărul protonilor din nucleu, cu alte cuvinte numărul succesiv al elementului chimic din tăblița lui Mendeleev coincide cu numărul protonilor în nucleul atomului lui.

«Interacțiune puternică»: repulsie și atracție

Nucleul atomului este destul de compact, populat de protoni și neutroni. Dar cum de protonii nu zboară în diferite părți, dacă ei toți au sarcini pozitive? Fizicienii au stabilit că în lumea particulelor atomice mai există un tip de interacțiune a lor. Se numește «puternică». Această interacțiune este chiar mai puternică ca cea electromagnetică, bine cunoscută deja, și anume interacțiunea puternică ține alături, într-un volum nu mare, protonii încărcați pozitiv.

Plus la intensitate, interacțiunea puternică mai are o particularitate. Acțiunea extrem de scurtă. Protonii stau lipiți unul de altul – interacțiunea puternică este prezentă. Cum numai distanța depășește limita critică, aceasta se deconectează. Și atunci repulsia electromagnetică acționează în forță.

Interacțiunea puternică funcționează și în cazul neutronilor. Anume din această cauză nucleele atomilor, deci și atomii înșiși, de cele mai multe ori au stabilitate. Radioactivitatea reprezintă cele mai puține cazuri, dar ele-s inevitabile, dat fiind că compensarea reciprocă a interacțiunii electromagnetice puternice este foarte firavă. Uneori și niște tulburări mici o pot rupe.

Mai simplu spus, radioactivitatea poate fi privită ca încercare a nucleelor atomilor de a-și menține stabilitatea. Este o metodă de a arunca surplusul de energie , care duce la dezechilibru. Energia de respingere a interacțiunii electromagnetice și energia de atragere, condiționată de atracția nucleonilor implicați în interacțiunea puternică.

Radiația Alfa. «Cvartetul» nu este necesar

Există doar trei tipuri de radioactivitate. Cea mai vizibilă este radiația alfa, în care principalul «colectiv» de protoni și neutroni ai nucleului este expulzat de «cvartetul» compus din doi neutroni și doi protoni. El este perfect stabil – consolidat de acea interacțiune puternică. Sarcina nucleului este să mențină stabilitatea și să arunce surplusul de energie. Asta în timp ce restul «colectivului» de protoni și neutroni transformă atomul inițial în atomul unui alt element chimic. Au fost eliminați doi protoni – deci, elementul inițial s-a ridicat în tăblița șui Mendeleev două poziții mai sus.

Dar trebuie să ținem minte, că nucleul renovat poate deveni stabil, dar nu în toate cazurile. Instabilitatea se poate menține, și pentru a scăpa de ea noul nucleu din nou va recurge la radioactivitate ca metodă de a obține echilibrul.

Cu privire la însăși particula alfa, există mai multe sugestii. Doi protoni și doi neutroni - este în fond nucleul atomului de heliu, de pe orbitele căruia au fost «smulși» toți electronii. Proprietățile chimice ale particulelor alfa diferă de particularitățile chimice ale heliului din cauza lipsei electronilor. Da particularitățile fizice coincid. Particula alfa este destul de masivă – are 44 de nucleoni. Particula alfa are încărcătură electrică pozitivă, deoarece în ea plusul protonilor este echilibrat de minusul electronilor.

Masa semnificativă în repaus și prezența unei sarcini electrice – iată două cauze pentru care protecția cu particule alfa este întotdeauna mai eficientă. Pentru ca organismul omului să nu fie afectat, e suficientă o coală de hîrtie, hainele obișnuite. Dar un timp foarte scurt. Fluxul particulelor alfa este capabil să ducă treptat la schimbări negative în atomul acestui obstacol.

Radiația beta. Electronul izgonit

Următorul tip de radiație – beta. Există și dezintegrarea beta-minus, dar și dezintegrarea beta-plus. Ambele – condiționate de un alt tip de interacțiunea din nucleu – cea slabă. Iată «stă» neutronul în nucleu. Nimeni nu are nevoie de el, proprietățile chimice ale atomului nu depind de el, orbitele neutronilor el nu le poate influența. Interacțiunea slabă îi permite să se transforme în proton, cu anumite condiții. Masa aproape că nu se schimbă, dar apare un plus: o sarcină pozitivă unică. Acum se poate comunica cu mezonii, iar prin ei – cu atomii vecini. Dar dacă a apărut un plus, undeva trebuie să apară un minus. Anume asta și are loc. Odată cu transformarea neutronului în proton, în nucleu apare un electron cu încărcătură negativă unică.

Dacă masa în repaus o considerăm drept unitate, atunci protonul cu neutron au masa de 1836 ori mai mare. Și reacția nenorocitului de electron este evidentă – «să fugă». De altfel, nimeni nu este împotrivă, nimeni nu are treabă cu acest liliput.

Ei, electronul a ieșit la libertate. Și ce vede? Pe orbitele electronului îi vede pe cei care din timpuri străvechi se rotesc în jurul nucleului, și vor să-l alunge. Da împotriva colectivului nu poți merge, și noul electron fuge mai departe, părăsind acest atom pentru totdeauna.

Iată întregul mecanism al dezintegrării beta-minus. Minus, deoarece dincolo de limitele atomului pleacă o particulă cu sarcină electrică negativă. Da în nucleu apare un proton suplimentar. Este deja atomul unei substanțe chimice cu u număr mai mare în tăblița lui Mendeleev.

Dezintegrarea beta-plus. Transformarea protonului

Dezintegrarea beta-plus se aseamănă cu cea descrisă deja, doar că motivul inițial este altul. Iată «stă» în nucleu protonul «copleșit» de încărcătura permanentă. Interacțiunea puternică îl lipește de celălalt «colectiv». Încărcătura pozitivă îl face să-și privească vecinii cu suspiciune și tensiune. Și încă niște electroni mai trebuie menținuți pe orbite… Iar ei tind să se tot lipească cu electronii din atomii vecini. Repaus zero! Da alături «stă» neutronul, «lenevește». Pentru proton, unica metodă de a atinge «nirvana» este acea interacțiune slabă, care în anumite condiții îi permite să devină neutron.

Dispariția protonului cu încărcătura-i pozitivă unică poate fi tratată ca apariția unei sarcini unice negative în nucleu, și aceasta se cere compensată. De niciunde, apare pozitronul, tot el – antielectronul. Particularitățile fizice-s practic la fel cu cele ale electronului, dar sarcina electrică e pozitivă. Denumirea corectă a pozitronului este anume antielectron. Este o anti-particulă, care trebuie să se anihileze dacă îi iese în cale o particulă de substanță obișnuită. Explozia lor comună provoacă un focar de energie curată. Dar pozitronul nostru nu are nevoie de asemenea «fericire», el fuge din nucleu pentru ca ulterior să treacă printre electronii de pe orbite și să fugă mai departe.

Nucleul atomului are cu un proton mai puțin. Este deja nucleul unui element chimic nou, cu numărul de ordine mai mic cu o unitate, comparativ cu cel inițial, matern. Iată mecanismul dezintegrării beta-plus.

Puterea de penetrare a radiației beta este ceva mai mare ca cea a radiației alfa. În schimb particulele beta poartă mai puțină energie, dat fiind că masa lor este de mii de ori mai mică ca masa particulelor alfa.

Metodele de protecție se bazează pe faptul, că particulele beta au încărcătură electrică ca și particulele alfa. Nimic plăcut în asta, dar protejarea este posibilă.

Radiația gama. Nimeni nu fuge nicăieri

Ei, și cel mai periculos tip de radiația – gama. În cazul lor, nu se mai rup particule din nucleul matern. Nucleul aruncă energia în stare pură – în forma unor cuante gama de înaltă energie, care nu au nici masă în repaus, nici sarcină electrică.

Trăsătura comună pentru toate tipurile de radioactivitate este faptul, că nu există careva garanții că va apare anume nucleul stabil. Uneori apar lanțuri radioactive întregi. Spre exemplu, după dezintegrarea alfa, nucleul-fiică tinde să se dezintegreze conform variantei beta, nucleul-nepoată – conform variantei gama, cel al strănepoatei – conform variantei beta, și tot așa.

Vladislav Bordeianu

Continuare

4
0
1
1
0

Adăuga comentariu

500

Ați găsit o eroare în text? Marcați-o și tastați Ctrl+Enter

Ar trebui să demolăm monumentele din perioada sovietică?
Azi am văzut în vis un ARMISTIȚIU SLAVON!Сандуляк Владислав
Cartea neamuluiКатрук Валерий