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原子はすべての問題の基本的な構成要素です。原子は、陽子と中性子を含む高密度の正に帯電した原子核で構成されています。負に帯電した電子が核を周回します。特定の元素のすべての原子は、原子番号と呼ばれる同じ数のプロトンを持っています。原子がプロトンを失う可能性のある2つの一般的なプロセスがあります。元素はその原子内の陽子の数によって定義されるため、原子が陽子を失うと、別の元素になります。
放射性崩壊
Fotolia.com ">•••Fotolia.comのred2000による放射性画像原子が陽子を失う1つの方法は、原子が不安定な核を持っているときに起こる放射性崩壊です。核の安定性は、陽子と中性子の比率に依存します。炭素や酸素などの小さな元素の場合、陽子の数は中性子の数にほぼ等しく、核は安定しています。ウランやプルトニウムなどの重い元素の場合、陽子よりも多くの中性子があり、これらの元素の核は非常に不安定です。実際、83個を超えるプロトンを持つすべての要素は不安定です。放射性崩壊の3つのタイプは、アルファ、ベータ、ガンマとして知られています。
アルファ崩壊
アルファ崩壊は、原子が陽子を自然に失う唯一の方法です。アルファ粒子は、2つの陽子と2つの中性子で構成されています。それは本質的にヘリウム原子の核です。原子はアルファ放射を受けた後、陽子が2つ少なくなり、異なる元素の原子になります。そのようなプロセスの1つは、ウラン238原子がアルファ粒子を放出し、その結果の原子がトリウム234になる場合です。アルファ崩壊は、安定した核を持つ原子が生じるまで続きます。アルファ粒子は比較的大きく、すぐに吸収されます。したがって、それらは空中を遠くまで移動せず、他のタイプの放射性崩壊ほど危険ではありません。
核分裂
原子がプロトンを失う他のプロセスは、核分裂として知られています。核分裂では、中性子を原子の核に向けて加速するためにデバイスが使用されます。中性子が原子と衝突すると、原子の核がばらばらになります。各フラグメントは、元の原子の質量の約半分です。
ただし、一緒に追加すると、フラグメントの質量の合計は元の原子の質量と等しくなりません。これは、通常、原子フラグメントとしていくつかの中性子が放出され、質量の一部がエネルギーに変換されるためです。実際、少量の物質は膨大な量のエネルギーを生成します。
核分裂の応用
核分裂の一般的な用途は、原子力発電です。原子力発電所では、核分裂からのエネルギーが水を加熱するために使用され、これが蒸気を生成してタービンを回し、電気を生成します。米国の電力の約20％は原子力発電所から来ています。
核分裂の別の用途は、核兵器の製造です。核兵器では、核分裂を開始するためにトリガー装置が使用されます。ある断片化が別の断片化につながり、大量の破壊的なエネルギーを放出する連鎖反応をもたらします。
考慮事項
原子がプロトンを失う唯一の2つの方法は、放射性崩壊と核分裂によるものです。両方のプロセスは、不安定な核を持つ原子でのみ発生します。放射能が自然に自然に発生することはよく知られています。 J.マービンハーンドンによれば、核分裂は、核爆弾や発電所の原子炉のような人工の装置だけでなく、地球のマントルとコアで自然に起こることを示唆する証拠もあります。