Ydinfissio versus ydinfuusio

Ydinfissio ja fuusio ovat molemmat ydinilmiöitä, jotka vapauttavat suuria määriä energia, mutta ne ovat erilaisia ​​prosesseja, joista saadaan erilaisia ​​tuotteita. Opi, mitä ydinfissio ja ydinfuusio ovat ja kuinka voit erottaa ne toisistaan.

Ydinfissio tapahtuu kun atomin ydin jakautuu kahteen tai useampaan pienempään ytimeen. Näitä pienempiä ytimiä kutsutaan halkeamistuotteiksi. Hiukkaset (esim. Neutronit, fotonit, alfahiukkaset) vapautuvat yleensä myös. Tämä on eksoterminen prosessi vapautetaan halkeamistuotteiden kineettinen energia ja energia gammasäteilyn muodossa. Syy, että energia vapautuu, johtuu siitä, että halkeamistuotteet ovat stabiilimpia (vähemmän energisiä) kuin emoydin. Fissiointia voidaan pitää elementtimuunnosmuotona, koska elementin protonien lukumäärän muuttaminen muuttaa olennaisesti elementin toisesta. Ydinfissio voi tapahtua luonnollisesti, kuten radioaktiiviset isotoopit, tai se voidaan pakottaa tapahtumaan reaktorissa tai aseessa.

Ydinfissio-esimerkki: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ⁹⁰₃₈Sr + ¹⁴³₅₄Xe + 3¹₀n

Ydinfuusio on prosessi, jossa atomiytimet fuusioidaan yhteen muodostaen raskaampia ytimiä. Erittäin korkeat lämpötilat (luokkaa 1,5 x 10⁷° C) voi pakottaa ytimet toisiinsa, joten voimakas ydinvoima voi sitoutua niihin. Fuusion aikana vapautuu suuria määriä energiaa. Vaikuttaa vaikuttaneelta, että energiaa vapautuu sekä atomien jakautuessa että sulautuessaan. Syynä, että energia vapautuu fuusiosta, on se, että kahdella atomilla on enemmän energiaa kuin yhdellä atomilla. Protonien pakottamiseksi riittävän lähelle toisiaan tarvitaan paljon energiaa, jotta voidaan välttää niiden välinen heijastus, mutta jossain vaiheessa niitä sitova voimakas voima voittaa sähköisen heijastusvoiman.

Kun ytimet sulautuvat, ylimääräinen energia vapautuu. Kuten fissio, myös ydinfuusio voi muuttaa elementin toiseksi. Esimerkiksi vetyytimet sulautuvat tähtiin elementin muodostamiseksi helium. Fuusioa käytetään myös atomien ytimien pakottamiseen yhdessä jaksollisen taulun uusimpien elementtien muodostamiseksi. Vaikka fuusio tapahtuu luonnossa, se on tähtiä, ei maan päällä. Fuusio maan päällä tapahtuu vain laboratorioissa ja aseissa.

Auringossa tapahtuvat reaktiot ovat esimerkki ydinfuusiosta:

¹₁H + ²₁H → ³₂Hän

³₂Hän + ³₂Hän → ⁴₂Hän + 2¹₁H

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁β

Sekä fissio että fuusio vapauttavat valtavia määriä energiaa. Sekä fissio- että fuusioreaktioita voi tapahtua ydinpommit. Joten miten voit erottaa fission ja fuusion toisistaan?

• Fissio hajottaa atomin ytimet pienemmiksi paloiksi. Lähtöaineilla on suurempi atomiluku kuin fissiotuotteilla. Esimerkiksi uraani voi halkeaa tuottamaan strontium ja krypton.
• Fuusio liittyy atomiytimiin yhdessä. Muodostuneessa elementissä on enemmän neutroneja tai enemmän protoneja kuin lähtöaineessa. Esimerkiksi vety ja vety voivat sulautua muodostaen heliumin.
• Fissio tapahtuu luonnossa maan päällä. Esimerkki on uraani, mikä tapahtuu vain, jos tarpeeksi uraania on riittävän pienessä tilavuudessa (harvoin). Fuusio sitä vastoin ei tapahdu luonnossa maan päällä. Fuusio tapahtuu tähdellä.