Rozszczepienie jądrowe a fuzja jądrowa

Różne procesy, które dają różne produkty

Mark Garlick / Getty Images

Rozszczepienie jądrowe i fuzja jądrowa są zjawiskami jądrowymi, które uwalniają duże ilości energia , ale są to różne procesy, które dają różne produkty. Dowiedz się, czym jest rozszczepienie jądrowe i fuzja jądrowa i jak je odróżnić.

Rozszczepienia jądrowego

Rozszczepienia jądrowego ma miejsce, gdy atomowy jądro dzieli się na dwa lub więcej mniejszych jąder. Te mniejsze jądra nazywane są produktami rozszczepienia. Zazwyczaj uwalniane są również cząstki (np. neutrony, fotony, cząstki alfa). To jest proces egzotermiczny uwolnienie energii kinetycznej produktów rozszczepienia oraz energii w postaci promieniowania gamma. Powodem uwolnienia energii jest to, że produkty rozszczepienia są bardziej stabilne (mniej energetyczne) niż jądro macierzyste. Rozszczepienie można uznać za formę transmutacji pierwiastków, ponieważ zmiana liczby protonów pierwiastka zasadniczo zmienia pierwiastek z jednego na drugi. Rozszczepienie jądrowe może nastąpić naturalnie, jak w przypadku rozpadu izotopy radioaktywne lub może zostać zmuszona do wystąpienia w reaktorze lub broni.

Przykład rozszczepienia jądrowego :²³⁵₉₂W +¹₀n →⁹⁰₃₈Sr +¹⁴³₅₄Pojazd + 3¹₀n

Fuzja nuklearna

Fuzja nuklearna to proces, w którym jądra atomowe są połączone, tworząc cięższe jądra. Ekstremalnie wysokie temperatury (rzędu 1,5 x 10⁷°C) może zepchnąć jądra razem, dzięki czemu silna siła jądrowa może je związać. Podczas fuzji uwalniane są duże ilości energii. Może wydawać się sprzeczne z intuicją, że energia jest uwalniana zarówno podczas rozpadu atomów, jak i podczas łączenia się. Powodem, dla którego energia jest uwalniana z fuzji, jest to, że dwa atomy mają więcej energii niż pojedynczy atom. Aby zepchnąć protony wystarczająco blisko siebie, aby przezwyciężyć odpychanie między nimi, potrzeba dużo energii, ale w pewnym momencie silna siła, która je wiąże, pokonuje odpychanie elektryczne.

Kiedy jądra łączą się, uwalniana jest nadwyżka energii. Podobnie jak rozszczepienie, fuzja jądrowa może również przekształcać jeden pierwiastek w drugi. Na przykład jądra wodoru łączą się w gwiazdach, tworząc pierwiastek hel . Fuzja jest również używana do łączenia jąder atomowych w celu utworzenia najnowszych pierwiastków w układzie okresowym. Podczas gdy fuzja zachodzi w naturze, ma miejsce w gwiazdach, a nie na Ziemi. Fuzja na Ziemi występuje tylko w laboratoriach i broni.

Przykłady syntezy jądrowej

Reakcje zachodzące na słońcu stanowią przykład fuzji jądrowej:

¹₁H +^dwa₁H →³_dwaOn

³_dwaOn +³_dwaOn →⁴_dwaOn + 2¹₁H

¹₁H +¹₁H →^dwa₁H +⁰₊₁b

Rozróżnienie między rozszczepieniem a fuzją

Zarówno rozszczepienie, jak i fuzja uwalniają ogromne ilości energii. Zarówno reakcje rozszczepienia, jak i syntezy mogą wystąpić w bomby nuklearne . Jak więc odróżnić rozszczepienie od fuzji?

• Rozszczepienie rozbija jądra atomowe na mniejsze kawałki. Pierwiastki wyjściowe mają wyższą liczbę atomową niż produkty rozszczepienia. Na przykład uran może się rozszczepić, aby uzyskać stront oraz krypton .
• Fuzja łączy ze sobą jądra atomowe. Utworzony pierwiastek ma więcej neutronów lub więcej protonów niż materiał wyjściowy. Na przykład wodór i wodór mogą się łączyć, tworząc hel.
• Rozszczepienie występuje naturalnie na Ziemi. Przykładem jest spontaniczne rozszczepienie uran , co ma miejsce tylko wtedy, gdy w wystarczająco małej objętości znajduje się wystarczająca ilość uranu (rzadko). Z drugiej strony fuzja nie występuje na Ziemi naturalnie. Fuzja zachodzi w gwiazdach.