Chimie

Clivage protéolytique

Clivage protéolytique


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Inhibiteurs de la protéase à sérine

La réaction avec le fluorophosphate de diisopropyle (DIPF) est considérée comme un test de diagnostic de la présence d'un résidu sérine actif dans les protéases à sérine telles que la chymotrypsine ou l'acétylcholine estérase. L'enzyme est irréversiblement inhibée car le DIPF possède un groupement phosphate tétraédrique, qui est un analogue de l'état de transition en catalyse et occupe ainsi l'espace pour le substrat. En raison du groupe phosphate organique et de son effet inhibiteur irréversible sur l'acétylcholine estérase, le DIPF agit comme une puissante neurotoxine.


Le trypsinogène proenzyme inactif est le précurseur de la trypsine, une enzyme digestive qui divise les protéines. Le trypsinogène est sécrété dans le pancréas et activé dans le duodénum par une entérokinase liée à la membrane. Cela se fait par clivage protéolytique, dans lequel l'entérokinase clive l'hexapeptide (Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys) du trypsinogène précurseur de l'enzyme inactif. La trypsine, une enzyme de division des protéines, est à son tour impliquée dans les processus digestifs en catalysant le clivage protéolytique du trypsinogène en trypsine et est responsable du clivage protéolytique de la chymotrypsine et de la procarboxypeptidase.

Des mutations du trypsinogène cationique sont trouvées chez les patients atteints de pancréatite chronique non alcoolique, bien qu'une transmission autosomique dominante claire n'ait pas pu être documentée. D'autres mutations ponctuelles qui ont été trouvées dans le dépistage des parents des patients index sont L104P, R116C et C139F. Cependant, l'importance de ces mutants trypsinogènes ne doit pas être surestimée, car aucune mutation n'a pu être détectée chez 69,4 pour cent des patients index issus de familles atteintes de pancréatite héréditaire. Comme précédemment, un examen clinique minutieux et un recueil d'antécédents familiaux sont indiqués en cas de suspicion, et non une recherche de variants génétiques. & # 911 & # 93


Qu'est-ce que la fusion nucléaire ?

La fusion nucléaire est la fusion de deux atomes ou plus en un seul plus gros. Ce type de réaction permet aux atomes de se combiner pour produire un atome plus gros avec un numéro atomique plus élevé. Une façon de faire la fusion nucléaire est de garder deux ou plusieurs noyaux proches l'un de l'autre, provoquant une réaction dans laquelle les atomes se collent et se combinent en un seul.

De plus, la fusion nucléaire se produit naturellement dans la nature. Un bon exemple sont les étoiles de la galaxie. Les théories suggèrent que des millions d'étoiles se sont réunies pour former une étoile massive géante que nous appelons maintenant le soleil.


Clivage

Par les neutrons thermiques

Habituellement, seuls les isotopes avec un nombre impair de neutrons peuvent être bien divisés par les neutrons thermiques, car eux seuls peuvent être divisés en absorbant un neutron. Énergie de couple (voir modèle de gouttelettes).

L'américium, en tant que 95e élément, a un nombre pair de neutrons avec son nombre impair de protons pour un nombre impair de nucléons, tandis que le plutonium, en tant que 94e élément, avec son nombre pair de protons pour un nombre impair de nucléons a également un nombre impair de neutrons. . C'est pourquoi l'américium 241 Am, contrairement au plutonium 241 Pu, est difficile à cliver.

Par des neutrons très rapides

Les neutrons très rapides peuvent également diviser des isotopes avec un nombre pair de neutrons qui ne gagnent aucune énergie de paire en absorbant un neutron.

Un exemple pratique peut être la bombe à trois étages, dans laquelle des neutrons très rapides (plus de 14 MeV), qui ont été générés lors de la fusion nucléaire, ont divisé les noyaux d'uranium 238 U dans l'obus de la bombe en uranium appauvri, augmentant ainsi considérablement la puissance explosive de la bombe et des retombées.


Fission nucléaire et fusion nucléaire

Niveau de difficulté : tâche moyennement difficile

a) Donner l'équation de décroissance pour le & ldquo-split super-asymétrique du (<> _ <> ^ <232> < rm> ) Noyau. (3 EB)

b) Calculer l'énergie totale (Q ) dans (< rm) qui est libérée> ). (7 EB)

c) (<> _ <> ^ <232> < rm> ) peut également aboutir au même produit final (<> _ <> ^ <208> < rm> ) convertir.

Calculez combien de et combien de désintégrations β sont nécessaires pour cela.

Expliquez, sans calcul, pourquoi significativement moins d'énergie est libérée qu'avec le & quot; clivage super-asymétrique & quot ;. (6 EB)

d) La vitesse des deux produits de désintégration d'un (<> _ <> ^ <232> < rm> ) L'atome dans la & quot; fission super-asymétrique & quot; doit être calculé.

Pour ce faire, configurez les équations correspondantes, mais n'effectuez aucun calcul. (6 EB)

Noter: Les masses atomiques données ici ont été extraites de l'AME2016 de l'AMDC-Atomic Mass Data Center.


Projets

Les odeurs corporelles sont influencées par divers facteurs tels que l'âge, le sexe et l'état émotionnel et physiologique de la personne, ainsi que par l'utilisation de produits de soins personnels et de vêtements. Alors que le domaine de la communication chimique dans le domaine de la psychologie existe depuis longtemps et connaît actuellement un essor, il manque des groupes de recherche capables de fournir les analyses chimiques nécessaires. Une analyse appropriée doit être établie dans ce projet sur le site d'Erlangen avec les points de contact pour l'analyse des données et la microbiologie afin de pouvoir répondre à d'autres questions de recherche sur l'individualité et la variabilité à court ou à long terme des signatures olfactives. , par exemple au cours de changements physiologiques.

Information additionnelle

Projets achevés

Chimie dans les cellules vivantes

Coopération entre les départements de chimie et de pharmacie et de médecine
Coordinateur : Prof. Dr. Andriy Mokhir
Partenaire du projet : Prs. Schatz, Tsogoeva, Jux, Heinrich, Beierlein, Clark, Guldi, Prante

Projet

Une équipe interdisciplinaire issue des domaines de la chimie organique (Mokhir, Schatz, Tsogoeva, Jux), de la chimie pharmaceutique (Heinrich), de la chimie physique (Guldi), de la chimie théorique (Beierlein, Clark) et de la médecine (Prante) travaille au développement depuis 01.01.2017 de réactions chimiques (CO, CS, C-Se, CC) compatibles avec les cellules vivantes. On dit que ces réactions conduisent à la création de nouveaux médicaments ou de composants facilement détectables (par exemple fluorescents ou radioactifs). Les résultats obtenus sont importants pour le développement de nouvelles thérapies pour des maladies telles que le cancer ou l'inflammation chronique ainsi que pour de nouveaux instruments de diagnostic.

Information additionnelle

Fission singulet dans de nouveaux matériaux organiques - une approche vers des cellules solaires à haut rendement

Coopération entre les départements de chimie et de pharmacie et de physique
Coordinateur : Prof. Dr. Thomas Fauster
Partenaire du projet : Prs. Guldi, Tykwinski

Projet

Une stratégie pour améliorer l'efficacité des cellules solaires consiste à générer deux électrons excités à partir d'un seul photon. Ce processus de division de singulet est la conversion d'un exciton de singulet en deux excitons de triplet. Dans le cadre d'une coopération étroite et coordonnée entre la chimie synthétique et physique, la physique des surfaces et moléculaire ainsi que la physique théorique, les processus fondamentaux de la fission singulet devraient être élucidés. La compréhension acquise conduit à une conception et à une fabrication fondées sur les connaissances de molécules pour une future génération de cellules solaires hautement efficaces basées sur des matériaux respectueux de l'environnement et peu coûteux.

Information additionnelle

Neurotrition

Coopération : Faculté des Sciences et de Médecine
Coordinateur : Prof. Dr. Monika Pischetsrieder

Projet

La neurotrition décrit l'interaction entre la nutrition et la fonction cérébrale (neurofonction). Les composants alimentaires et les formes d'aliments peuvent moduler la fonctionnalité et l'activité cérébrales, tandis que d'un autre côté, le schéma d'activité dans le cerveau influence la qualité et la quantité de l'apport alimentaire. Dans les deux cas, cependant, on ne sait pas comment. Le projet Neurotrition vise donc à regrouper le savoir-faire scientifique, médical et technologique médical de la FAU afin d'examiner systématiquement la neurotrition à plusieurs niveaux fonctionnels. L'objectif est de découvrir comment, d'une part, la fonctionnalité de notre cerveau est influencée par les substances nutritionnelles et, d'autre part, comment les processus neurophysiologiques influencent la quantité et la sélection des aliments consommés.

Information additionnelle

Chimie médicinale : petites molécules inorganiques redox-actives en tant que médiateurs biologiques et médicaments thérapeutiques

Coopération : Faculté de Médecine et des Sciences
Coordinateur : Prof. Dr. Ivana Ivanovíc-Burmazovíc
Participants : Ivanovíc-Burmazovíc, Burzlaff, Fink

Projet

L'inflammation chronique, la douleur et les signes du vieillissement sont des facteurs importants dans de nombreuses maladies auto-immunes et infectieuses. Les inhibiteurs de cytokines modernes (« produits biologiques ») ont amélioré le traitement de l'inflammation dans les maladies auto-immunes, mais ils présentent également des inconvénients importants. Ils sont très coûteux, ont été associés à des complications infectieuses et deviennent moins efficaces en raison des anticorps neutralisants. Dans le cadre du projet de recherche, de nouveaux composés inorganiques pour le traitement thérapeutique de l'inflammation sont donc à développer. Les petites molécules inorganiques bioactives peu coûteuses à base de métaux et de soufre sont de nouvelles approches prometteuses pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques dans une population vieillissante.

Information additionnelle

TOPbiomat : Ingénierie Tissulaire / Organe avec protéines auto-assemblantes et biomatériaux bioactifs : Une nouvelle approche thérapeutique pour la médecine régénérative

Coopération entre les facultés techniques, scientifiques et médicales
Coordinateur : Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini
Partenaire du projet : Prof. Clark

Projet

L'objectif du projet global est la recherche fondamentale et le développement de structures organiques à base de cellules et une régénération complète des organes endommagés basés sur celles-ci, par exemple des os avec des vaisseaux intégrés. Sur la base de la combinaison de nouveaux procédés de fabrication de structures d'armature tridimensionnelles avec des matériaux bioactifs, des facteurs de croissance spécifiques et les propres cellules du patient, la structure micro-anatomique des os et des vaisseaux sanguins doit être simulée. À l'avenir, de nouvelles thérapies intelligentes devraient être possibles grâce à l'utilisation de biomatériaux sur mesure et à la production d'organes complets ou de composants d'organes en laboratoire ou directement en salle d'opération sur ou dans le patient. Cette combinaison élimine la culture compliquée et fastidieuse des organes.

Information additionnelle

L'énergie solaire de nouvelle génération

Soutien non matériel via l'Initiative Champs Émergents

Coopération entre les sciences naturelles et les facultés techniques
Coordinateur : Prof. Dr. Dirk Guldi
Partenaire du projet : Prof. Guldi

Projet

La demande croissante d'énergie a conduit à une augmentation significative de la recherche et du développement de combustibles alternatifs non fossiles. Le projet de recherche « Énergie solaire de nouvelle génération » vise à développer une plate-forme révolutionnaire pour produire des combustibles chimiques à l'aide de l'énergie solaire. Le nouveau centre s'appuie sur les futures générations de photovoltaïque, l'architecture nanotubulaire en oxyde métallique (NMOA) pour le fractionnement solaire de l'eau et les feuilles artificielles (AL). À terme, l'objectif est de produire des combustibles et de l'électricité avec le rendement le plus élevé et une durabilité écologique maximale, dont les coûts énergétiques sont comparables à ceux de la production d'énergie actuelle à partir de combustibles fossiles.


La fission n'est observée qu'avec des nucléides suffisamment lourds, à partir du thorium-232. Ce n'est qu'avec eux que la décomposition en noyaux plus légers est facile et possible avec la libération d'énergie de liaison. La division selon le modèle des gouttelettes peut être clairement comprise par l'oscillation et la déchirure du noyau : la grande vue animée de l'image ci-dessus montre comment le noyau (rouge) est frappé par un neutron (bleu), s'allonge et se resserre au milieu. La longue portée de la répulsion électrique mutuelle des protons l'emporte alors sur la force nucléaire attractive (voir noyau atomique) avec sa courte portée et sépare les deux extrémités, de sorte que le noyau se désintègre en deux ou trois fragments - hautement excité, de poids moyen noyaux. En modifiant l'énergie de liaison, la masse totale diminue en conséquence (défaut de masse). À l'exception des noyaux de fragments (Fragments de fissure) quelques neutrons uniques sont généralement libérés, généralement deux ou, comme dans l'image, trois.

Le spectre d'énergie de ces neutrons a la forme d'une distribution de Maxwell, il est donc continu et s'étend jusqu'à environ 15 MeV. La température absolue, déterminante dans la statistique de Boltzmann, n'a ici guère de signification physique, mais est traitée comme un paramètre libre afin d'adapter la courbe à la forme mesurée du spectre. L'énergie moyenne des neutrons est d'environ 2 MeV. Cela dépend quelque peu du nucléide scindé [1] et dans le cas d'une séparation induite par des neutrons (voir ci-dessous) également de l'énergie du neutron scindé. En raison de l'asymétrie de la courbe de distribution de Maxwell, l'énergie moyenne est différente de l'énergie la plus probable, le maximum de la courbe est d'environ 0,7 MeV. [2]

Environ 99 % des neutrons sont émis sous forme de neutrons prompts directement pendant la fission en 10 à 14 secondes environ. Le reste, les neutrons retardés, sont libérés des fragments de fission quelques millisecondes à quelques minutes plus tard.

Certains types de noyaux atomiques (nucléides) se divisent sans aucune influence extérieure. Cette fission spontanée est un type de désintégration radioactive. En termes de mécanique quantique, cela peut s'expliquer par l'effet tunnel, similaire à la désintégration alpha.

La fission spontanée trouve une application pratique en tant que source de neutrons libres. L'isotope Californium 252 C f < displaystyle ^ <252> mathrm > utilisé.

La fission induite par les neutrons, une réaction nucléaire, est d'une grande importance technique. Un neutron libre s'approche si près d'un noyau atomique qu'il peut être absorbé par celui-ci. Le noyau gagne l'énergie de liaison et l'énergie cinétique possible de ce neutron, est dans un état excité et se divise. Au lieu de la fission, d'autres procédés sont également possibles, par exemple la capture neutronique. Le noyau atomique excité est excité par l'émission d'un ou plusieurs quanta gamma et passe à son état fondamental.

La fission induite par les neutrons est fondamentalement - avec une section efficace plus ou moins grande - dans tous les éléments avec des nombres ordinaux Z possible à partir de 90 (thorium) et a été observée pour plusieurs de ses isotopes. [3]

En raison de son importance pour la production d'énergie civile et pour les armes nucléaires, la fission induite par les neutrons est principalement traitée dans ce qui suit.

Le nombre total de protons et de neutrons est conservé à chaque fission nucléaire. Le cas de loin le plus courant est la scission en seulement deux nouveaux noyaux (Fragments de fissure) ce n'est que dans quelques parties pour mille de toutes les scissions qu'un troisième fragment apparaît (ternaire Clivage) avec pour la plupart de très petits nombres de masse jusqu'à un maximum d'environ 30. [4]

Avec deux fragments de fission, de nombreuses paires de nucléides différentes sont possibles. Habituellement, un fragment de fissure plus léger (nombre de masse autour de 90) et un fragment de fissure plus lourd (nombre de masse autour de 140) apparaissent. La distribution de fréquence (le rendement tracé en fonction du nombre de masse du fragment de fission) a donc deux maxima.

A titre d'exemple, deux manières de séparer le plutonium-239 après absorption d'un neutron (n) sont mentionnées :

94 239 P u + 0 1 n → 56 144 B a + 38 94 S r + 2 0 1 n < displaystyle <> _ < 94> ^ <239> mathrm + <> _ <0> ^ <1> mathrm à <> _ < 56> ^ <144> mathrm + <> _ <38> ^ <94> mathrm +2 <> _ <0> ^ <1> mathrm > 94 239 P u + 0 1 n → 51 130 S b + 43 107 T c + 3 0 1 n < displaystyle <> _ < 94> ^ <239> mathrm + <> _ <0> ^ <1> mathrm à <> _ < 51> ^ <130> mathrm + <> _ < 43> ^ <107> mathrm +3 <> _ <0> ^ <1> mathrm >

Les fragments de fission sont des nucléides de poids moyen avec une proportion relativement élevée de neutrons. Ils ont récupéré ce surplus de neutrons du noyau d'origine. Ils sont donc instables et émettent initialement des neutrons supplémentaires dans certains cas. Ces neutrons retardés peuvent également déclencher une nouvelle fission nucléaire ; ils sont importants pour la contrôlabilité des réacteurs nucléaires.

Les produits de fission, encore instables par la suite, continuent de réduire leur surplus de neutrons par des désintégrations bêta-moins successives. Étant donné que le nombre de masse du noyau atomique reste inchangé pendant la désintégration bêta, les nucléides qui se succèdent à partir d'un noyau de fragment de fission donné forment une chaîne isobare - ce sont des noyaux atomiques d'éléments chimiques différents, mais avec le même nombre de masse. Cette chaîne de transformation se termine lorsqu'un nucléide stable s'est formé. Les demi-vies sont courtes au début de la chaîne, mais peuvent être de plusieurs années pour les désintégrations finales. Des valeurs numériques exactes pour la fréquence des différentes chaînes isobares, en fonction du nucléide scindé et de l'énergie du neutron scindé, peuvent être trouvées dans la littérature. [5]

Libération d'énergie

Les deux produits de fission ont ensemble un défaut de masse plus élevé que le noyau de départ lourd. En raison de l'équivalence de la masse et de l'énergie, cette différence de défauts de masse est libérée sous forme d'énergie. Dans l'explication suivante, on suppose par souci de simplicité qu'un noyau 235 U prend un neutron puis se brise en deux fragments égaux avec un nombre de masse de 118 (dans le cas d'une fission nucléaire se produisant réellement, les noyaux résultants ont des poids différents, et il reste quelques neutrons individuels). Les valeurs moyennes de l'énergie de liaison par nucléon du graphique sont utilisées pour le calcul. L'énergie est donnée dans l'unité mégaélectron-volt (MeV).

  • Pour simplifier les choses, 235 nucléons individuels (92 protons et 143 neutrons) et le neutron capturé sont initialement calculés une Noyau composé. Cela donnerait 236 × 7, 7 MeV = 1817 MeV < displaystyle 236 times 7 <,> 7 < text> = 1817 < texte>> Énergie à libérer. Inversement, pour scinder complètement un noyau U-236 en ses nucléons, cette quantité d'énergie est nécessaire.
  • Volonté une Rassembler un fragment, on obtiendrait 118 × 8, 6 MeV = 1015 MeV < displaystyle 118 times 8 <,> 6 < text> = 1015 < texte>> .
  • Lorsqu'un noyau d'uranium 235 est divisé en deux parties égales, la différence d'énergie (2 × 1015) MeV - 1817 MeV = 213 MeV < displaystyle left (2 times 1015 right) < text> -1817 < texte> = 213 < texte>> devenir libre.
  • Cette énergie est émise lorsque les deux fragments et les neutrons libérés se séparent à très grande vitesse. Dans le matériau environnant, les fragments sont ralentis et génèrent de la « chaleur de friction », plus précisément : ils transfèrent leur énergie cinétique lors de collisions individuelles et progressivement à de nombreux atomes du matériau environnant jusqu'à ce qu'ils soient ralentis à la vitesse qui correspond au matériau Température.

Bilan énergétique

L'énergie libérée lors de la fission nucléaire d'environ 200 MeV par fission est répartie entre les particules et le rayonnement générés lors de la fission nucléaire. Le tableau montre les valeurs énergétiques d'un processus de fission typique. [6] La plupart de cette énergie peut être utilisée dans un réacteur nucléaire, seule l'énergie des antineutrinos qui s'échappent et une partie du rayonnement gamma n'est pas convertie en chaleur.

Type d'énergie / type de rayonnement Énergie moyenne
Énergie cinétique des fragments de fissure 167 MeV
Rayonnement gamma rapide 6 MeV
énergie cinétique des neutrons 5 MeV
Les électrons de la désintégration bêta des fragments de fission 8 MeV
Rayonnement gamma des fragments de fissure 6 MeV
Antineutrinos électroniques de la désintégration bêta des fragments de fission 12 MeV
Énergie totale par division 204 MeV

Les neutrons thermiques

Par neutrons thermiques - d. H. ceux avec une énergie cinétique relativement faible - ne sont pour la plupart que des isotopes avec un nombre impair de neutrons qui peuvent être facilement divisés. Seuls ces noyaux atomiques gagnent en absorbant un neutron Énergie de couple ajoutée. « Facilement clivable » signifie que la section efficace du noyau pour le clivage par un neutron thermique est de centaines à des milliers de granges. « Faiblement fissile » signifie que cette section efficace n'est que de l'ordre de 1 grange ou moins.

L'américium, en tant qu'élément 95, avec son nombre impair de protons et son nombre impair de nucléons, a un nombre pair de neutrons, tandis que le plutonium, en tant que 94e élément, avec son nombre pair de protons et son nombre impair de nucléons a également un nombre impair de neutrons. . C'est pourquoi l'américium 241 Am est difficilement séparable avec les neutrons thermiques (3,1 barn), contrairement au plutonium 241 Pu (1010 barn).

Neutrons rapides

Les neutrons libérés lors de la fission ont des énergies cinétiques de l'ordre du MeV. Avec de tels neutrons rapides, des nucléides avec un nombre pair de neutrons peuvent également être scindés, l'énergie de paire n'a alors pratiquement aucun effet sur la section efficace. Cependant, les sections efficaces pour la « fission rapide » n'atteignent pas les valeurs élevées de certaines fission « thermique ».

Avec certaines matières fissiles, la fission rapide conduit à un rendement particulièrement élevé de nouveaux neutrons par cœur fissionné. Ceci est utilisé dans les réacteurs surgénérateurs.

Dans la bombe à trois étages, des neutrons très rapides de plus de 14 MeV sont générés par fusion nucléaire d'isotopes d'hydrogène. Ceux-ci ont divisé les noyaux d'uranium 238 dans l'obus de la bombe constitué d'uranium appauvri. La puissance explosive de la bombe ainsi que les retombées s'en trouvent fortement augmentées.

La plus petite masse de matière fissile dans laquelle une réaction en chaîne peut être entretenue est appelée masse critique. Elle dépend de la présence et de la quantité d'une substance modératrice et de la disposition géométrique. Une fine feuille de métal perdrait presque tous les neutrons vers l'extérieur, tandis que les neutrons à l'intérieur d'un objet compact sont plus susceptibles de frapper d'autres noyaux atomiques. La plus petite masse critique est atteinte avec une disposition sphérique. Cela peut être réduit en comprimant le matériau, il n'y a pas de limite inférieure absolue. La dépendance géométrique de la masse critique est utilisée pour éviter la criticité conduisant à une réaction en chaîne lors de la fabrication ou du traitement des combustibles nucléaires. Par exemple, les réactions chimiques sont effectuées dans des bacs peu profonds dans lesquels le matériau est réparti sur de grandes surfaces.

Réacteurs nucléaires

La fission induite par les neutrons en tant que réaction en chaîne dans les réacteurs nucléaires est d'une importance économique. Les nucléides uranium-235 et plutonium-239 sont principalement utilisés. Des réacteurs nucléaires à base de thorium-232 et d'uranium-233 étaient également en cours de planification ou d'essai.

L'énergie libérée par la fission nucléaire est d'environ 200 MeV par noyau atomique, plusieurs fois plus élevée que dans les réactions chimiques (généralement environ 20 eV par molécule). L'énergie se présente principalement sous forme d'énergie cinétique des fragments de fission, dans une moindre mesure également dans le rayonnement de leur décroissance radioactive. Les neutrons retardés, qui sont cruciaux pour la contrôlabilité des réacteurs nucléaires, sont également libérés des fragments de fission après la réaction de fission proprement dite.

Dans les réacteurs, l'énergie cinétique des produits de fission et l'énergie du rayonnement généré sont converties en chaleur par des collisions avec la matière environnante. Seuls les antineutrinos électroniques résultants, une partie du rayonnement gamma et une partie des neutrons libres s'échappent de la zone de réaction, le cœur du réacteur.

Armes nucléaires

les exponentiellement l'augmentation de la réaction en chaîne de la fission nucléaire d'un arrangement de matières fissiles rapidement supercritiques sert de source d'énergie pour les armes nucléaires « normales ». L'« énergie destructrice » est libérée principalement sous forme de rayonnement lumineux, de chaleur et de radioactivité et secondairement sous forme d'onde de pression. Dans le cas des bombes à hydrogène, une fission nucléaire sert de détonateur à une fusion nucléaire, c'est-à-dire la fusion de noyaux atomiques légers.

La collision d'un quantum gamma de haute énergie (dans la gamme d'énergie du MeV) peut conduire à la scission d'un noyau lourd (Photoclivage). [7] Ceci doit être distingué de l'effet photo nucléaire, dans lequel seul un neutron, un proton ou une particule alpha est libéré du noyau, mais le noyau n'est pas divisé.

La collision d'une particule chargée peut également conduire à une fission nucléaire si elle transfère suffisamment d'énergie au noyau. Par exemple, des processus de fission induits par des protons et des muons ont été observés. [8ème]

Même un noyau composé avec un spin nucléaire très important, comme cela peut se produire dans les réactions d'ions lourds, peut réduire son énergie d'excitation en se séparant.

Ces procédés de fractionnement n'ont aucune application technique.

On sait depuis les travaux d'Ernest Rutherford que les noyaux atomiques peuvent être modifiés en les bombardant de particules rapides. Avec la découverte du neutron par James Chadwick en 1932, il est devenu clair qu'il devait y avoir de nombreuses façons de transformer les noyaux atomiques. Entre autres, des tentatives ont été faites pour produire de nouveaux nucléides encore plus lourds en introduisant des neutrons dans des noyaux lourds.

Selon les hypothèses d'Enrico Fermi, [9] qui a déjà vu des produits de fission de l'uranium à Rome, mais les a mal interprétés, représentés entre autres. Ida Noddack-Tacke [10] l'hypothèse correcte de la scission du noyau nouvellement formé. [11] Cependant, en 1934, ces hypothèses spéculatives étaient encore considérées comme douteuses et aucun physicien ne les a vérifiées expérimentalement, pas même Ida Noddack elle-même. Otto Hahn et son assistant Fritz Straßmann ont ensuite réussi le 17 décembre 1938 à l'Institut de chimie Kaiser Wilhelm à Berlin avec la preuve de la fission nucléaire de l'uranium induite par des neutrons grâce à la détection radiochimique du produit de fission baryum. Ils publièrent leur découverte le 6 janvier 1939 dans la revue "Die Naturwissenschaften". [12] À cette époque, Lise Meitner était déjà en Suède depuis quelques mois, où elle avait émigré avec l'aide de Hahn, car elle devait fuir l'Allemagne nazie en tant que juive. Avec son neveu Otto Frisch, qui a également émigré, elle a pu publier une première interprétation physique du processus de division dans la "Nature" anglaise le 10 février 1939, car Hahn a été le premier à l'informer par lettre des résultats radiochimiques. . Otto Hahn et Fritz Straßmann sont donc considérés comme les découvreurs de la fission nucléaire, et Lise Meitner et Otto Frisch sont les premiers à publier une explication théorique correcte du processus. L'expression vient aussi de Frisch fission nucléaire, donc « fission nucléaire », qui a ensuite été adoptée à l'échelle internationale, alors que Hahn utilisait à l'origine le terme « fission de l'uranium ».

Le 16 janvier 1939, Niels Bohr se rend aux États-Unis pour discuter de problèmes physiques avec Albert Einstein pendant quelques mois. Peu de temps avant qu'il ne quitte le Danemark, Frisch et Meitner lui ont fait part de leur interprétation des résultats des tests de Hahn-Straßmann. Après son arrivée aux États-Unis, Bohr a partagé cela avec son ancien élève John Archibald Wheeler et d'autres parties intéressées. C'est à travers eux que la nouvelle s'est propagée à d'autres physiciens, dont Enrico Fermi de l'Université de Columbia. Fermi a reconnu la possibilité d'une réaction de fission en chaîne contrôlée et a réalisé la première expérience réussie de réacteur dans la pile de Chicago avec son équipe à Chicago en 1942.


Histoire de découverte

La possibilité d'une fission spontanée de l'uranium a été suggérée pour la première fois en 1939 par Niels Bohr et John Archibald Wheeler. & # 913 & # 93

Un an plus tard, Georgi Fljorow et Konstantin Petrschak réussissent à démontrer ce phénomène sur l'uranium naturel. & # 914 & # 93 Pour ce faire, ils ont utilisé la méthode de la chambre d'ionisation développée par Otto Frisch (voir la découverte de la fission nucléaire). Cependant, ils ont dû augmenter considérablement le volume de la chambre afin d'accueillir une quantité d'échantillon d'environ 15 g d'oxyde d'uranium U3O8 pour y loger. Avec cet échantillon, l'appareil a enregistré environ six impulsions par heure. La chambre d'ionisation était vide (c'est-à-dire sans U3O8-Remplissage), pas un seul pouls n'a été mesuré en cinq heures. Sur la base de cette mesure et de nombreuses expériences de contrôle, les auteurs sont arrivés à la conclusion que les impulsions observées uniquement de très haute énergie, de l'U3O8-Des fragments d'uranium émis en surface pourraient provenir. L'implication des neutrons pouvant être exclue, les résultats des tests ne pouvaient s'expliquer que par l'hypothèse d'une fission spontanée.

Cependant, l'expérience n'a fourni aucune information sur lequel des trois isotopes naturels de l'uranium, 238 U, 235 U et/ou 234 U, s'était spontanément séparé. Aujourd'hui, les probabilités de désintégration partielle non nulles pour la fission spontanée des trois isotopes sont connues. Celui de 238 U est le plus grand.


Occurrence

La prothrombine est le facteur II de la coagulation sanguine. Il est créé dans le foie et est continuellement libéré dans le sang. La prothrombine peut être détectée dans le plasma sanguin. Il n'y a que de petites traces de thrombine libre dans le sang, qui ne se forme normalement sur place à partir de la prothrombine que lorsque le tissu est endommagé. La thrombinémie, l'apparition de thrombine libre et donc la coagulation du sang dans les vaisseaux sains, est empêchée par la propre antithrombine du corps.


Fission nucléaire

À Fission nucléaire un noyau atomique est divisé en deux fragments de masse comparable. La fission nucléaire peut se produire d'elle-même dans les noyaux lourds (scission spontanée) ou forcée en fournissant une énergie d'excitation appropriée (clivage induit).

Les masses des deux Produits de fission se comporter comme 2: 3. Lors du fractionnement, environ 10 % de la Énergie nucléaire de liaison, environ 120-200 MeV, comme énergie cinétique des fragments. Außerdem ist der Spaltvorgang mit der Emission von intensiver Gammastrahlung sowie von zwei bis drei schnellen Neutronen (Spaltneutronen) verbunden. Dabei tritt ein Teil der Spaltneutronen erst nach einigen Sekunden auf (verzögerte Neutronen). Das bietet die Möglichkeit, den Neutronenfluss zu steuern und so gezielt Kettenreaktionen auszulösen. Deswegen lässt sich die K. zur Gewinnung von Kernenergie in Kernreaktoren oder zum Auslösen einer unkontrollierten Explosion in Kernwaffen ausnutzen.

Eine induzierte Spaltung kann außer durch Absorption eines Neutrons auch durch Absorption eines energiereichen Protons, Deuterons oder anderen energiereichen Teilchens oder auch eines Gammaquants (Fotospaltung) herbeigeführt werden. Die Spaltprodukte sind meist radioaktiv, da sie i. A. einen erheblichen Neutronenüberschuss besitzen, den sie durch mehrfachen Betazerfall ausgleichen.

Das Uranisotop 235 U wird durch langsame Neutronen gespalten 238 U hingegen ist nur durch Neutronen mit Energien von über 1 MeV spaltbar und wandelt sich bei Anlagerung eines langsameren Neutrons in 239 U um. Dieses geht nach Emission zweier schneller Elektronen in das Plutoniumisotop 239 Pu über, das seinerseits wieder durch langsame Neutronen gespalten werden kann. Daher dienen v. a. 235 U und 239 Pu als Spaltmaterial in Kernreaktoren bzw. in Kernwaffen. Bei der Spaltung von 1 g 235 U wird die Energie (2,26 cdot 10^4, ext) frei dies entspricht der Sprengkraft von 20 t des chemischen Sprengstoffs TNT (Trinitrotoluol).


Kernspaltung

Kernspaltung bezeichnet einen Prozess der Kernphysik, bei dem ein Atomkern unter Energiefreisetzung in zwei oder mehr Bestandteile zerlegt wird. Seltener wird die Kernspaltung auch als Kernfission (v. lat. fissio = das Spalten) bezeichnet - ein Begriff, der nicht mit Kernfusion, dem Verschmelzen zweier Atomkerne, verwechselt werden darf.

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Commentaires:

  1. Taliesin

    Je pense qu'ils ont tort. Nous devons discuter. Écrivez-moi dans PM, parlez.

  2. Quentrell

    Merci pour cette information pertinente. Cela m'a été utile.

  3. Alex

    Je m'excuse, mais à mon avis, ce sujet est déjà obsolète.

  4. Dearbourne

    Vous n'êtes pas correcte. Je vous invite à discuter. Écrivez dans PM.

  5. Heathleah

    il a parfaitement raison

  6. Njau

    Désolé, j'ai supprimé ce message.



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