Цөм задрах урвал

Цөм задрах урвал (Англи: Nuclear fission) нь атомын цөм хоёр ба түүнээс олон хэсгүүдэд хуваагдаж задрах цөмийн урвал юм. Ямар нэгэн цөм задарч өөр ямар нэгэн цөм болж хувирах уу гэдэг цөмийн физикийн хуулиар шийдэгдэх ихээхэн нарийн төвөгтэй асуудал байдаг. Цөм задрах урвалаар ихэвчлэн гамма фотон үүсэх ба энгийн цацраг идэвхт задралаас гарах энергиэс ч илүү эрчтэй байдаг талтай. 

Цөмийн задрал нь хүнд элементүүдийн (уран, плутони гэх мэт) цөм нейтроныг шингээж авснаар өдөөгдөх (**өдөөгдсөн хуваагдал**) эсвэл гадны нөлөөгүйгээр өөрөө явагдах (**аяндаа хуваагдал**) хэлбэрээр тохиолдоно.

Физик үндэс

Цөмийн задрал нь цөмийн холбоос энерги болон цөмийн масс хоорондын хамаарал дээр үндэслэгддэг. Хүнд цөмийн нийт масс нь түүний хуваагдсан хэсгүүдийн массын нийлбэрээс их байдаг. Энэхүү массын зөрүү (\Delta m) нь Альберт Эйнштейний алдартай томьёоны дагуу энерги болон хувирдаг:

Нейтроноор өдөөгдсөн хуваагдал

Ихэнх цөмийн реакторуудад явагддаг үндсэн процесс нь нейтроныг шингээх замаар явагддаг. Жишээ нь, Уран-235 цөм удаан (термаль) нейтроныг шингээх үед дараах урвал явагдаж болно:

Үүнд {}^{236}_{92}\text{U}^* нь өдөөгдсөн төлөвт байгаа тогтворгүй цөм бөгөөд агшин зуур хуваагдана.

---

Гинжин урвал

Хуваагдлын явцад ялгарсан нейтронууд нь хөрш зэргэлдээх хуваагдагч цөмүүдийг дахин мөргөж хувааснаар **цөмийн гинжин урвал** үүсдэг.

 **Критик масс:** Гинжин урвалыг тогтвортой барихад шаардагдах хуваагдагч бодисын хамгийн бага хэмжээ.
 **Үржүүлгийн коэффициент (k):** Нэг хуваагдлаас гарсан нейтронууд дунджаар хэдэн дараагийн хуваагдлыг үүсгэж байгааг илэрхийлнэ.
 k < 1: Субкритик (урвал зогсоно).
 k = 1: Критик (тогтвортой урвал).
 k > 1: Суперкритик (урвал огцом өснө).

---

Түүх

Цөмийн хуваагдлыг 1938 оны 12-р сард Германы химич **Отто Ган** болон **Фриц Штрассман** нар нээсэн бөгөөд физикийн онолын тайлбарыг **Лиза Мейтнер**, **Отто Фриш** нар 1939 оны 1-р сард өгсөн юм.

+ Цөмийн хуваагдлын түүхэн үе шатууд Он  Эрдэмтэд  Амжилт 1934  Энрико Ферми  Ураныг нейтроноор бөмбөгдөж, шинэ элементүүд гаргах оролдлого хийв. 1938  Ган ба Штрассман  Ураны задралаас Бари илэрсэн болохыг химийн аргаар батлав. 1939  Лиза Мейтнер  "Fission" (хуваагдал) хэмээх нэр томьёог анх хэрэглэж, энергийг тооцоолов. 1942  Энрико Ферми  Анхны хяналттай цөмийн реакторыг (Chicago Pile-1) ажиллуулав.

---

Энергийн гаралт

Нэг удаагийн хуваагдлаас ялгарах энерги нь ойролцоогоор **200 MeV** (Мега-электронвольт) байдаг. Үүнийг ердийн химийн урвалтай (жишээ нь, нүүрсний шаталт) харьцуулахад сая дахин их энерги юм.

Энергийн хуваарилалт (ойролцоогоор):

 Хуваагдлын хэсгүүдийн кинетик энерги: ~167 MeV
 Нейтронуудын кинетик энерги: ~5 MeV
 Гамма туяа: ~7 MeV
 Бета задрал болон нейтрино: ~21 MeV

---

Хэрэглээ

1. **Цөмийн эрчим хүч:** Цөмийн реакторт гинжин урвалыг хяналттай явуулж, дулаан гарган авч цахилгаан үйлдвэрлэх.
2. **Цөмийн зэвсэг:** Гинжин урвалыг хяналтгүйгээр маш богино хугацаанд явуулж, асар их тэсрэх энерги гаргах (Атомын бөмбөг).
3. **Изотопын үйлдвэрлэл:** Анагаах ухаан болон үйлдвэрлэлд ашиглах цацраг идэвхт изотопуудыг гарган авах.

---

Байгаль орчин ба аюулгүй байдал

Цөмийн хуваагдлын гол сул тал нь **цөмийн хаягдал** юм. Хуваагдлын үр дүнд үүссэн бүтээгдэхүүнүүд нь ихэвчлэн өндөр цацраг идэвхтэй байдаг бөгөөд мянга мянган жилийн турш аюултай хэвээр хадгалагддаг. Мөн реакторын осол (жишээ нь, Чернобыль, Фүкүшима) нь байгаль орчинд ноцтой хор хөнөөл учруулах эрсдэлтэй.

Ангилал:Цөмийн физик