Jadrové štiepenie verzus jadrová fúzia

Rôzne procesy, ktoré prinášajú rôzne produkty

Mark Garlick / Getty Images

Jadrové štiepenie a jadrová fúzia sú jadrové javy, ktoré uvoľňujú veľké množstvá energie ale sú to rôzne procesy, ktoré poskytujú rôzne produkty. Zistite, čo je jadrové štiepenie a jadrová fúzia a ako ich môžete rozlíšiť.

Jadrové štiepenie

Jadrové štiepenie sa odohráva, keď an atómov jadro sa rozdelí na dve alebo viac menších jadier. Tieto menšie jadrá sa nazývajú štiepne produkty. Častice (napr. neutróny, fotóny, častice alfa) sa zvyčajne tiež uvoľňujú. Toto je exotermický proces uvoľnenie kinetickej energie štiepnych produktov a energie vo forme gama žiarenia. Dôvodom uvoľnenia energie je to, že štiepne produkty sú stabilnejšie (menej energetické) ako materské jadro. Štiepenie možno považovať za formu transmutácie prvku, pretože zmena počtu protónov prvku v podstate mení prvok z jedného na druhý. Jadrové štiepenie sa môže vyskytnúť prirodzene, ako pri rozpade rádioaktívne izotopy alebo môže byť vynútená, aby sa vyskytla v reaktore alebo zbrani.

Príklad jadrového štiepenia :²³⁵₉₂V +¹₀n →⁹⁰₃₈Sr +¹⁴³₅₄Vozidlo + 3¹₀n

Jadrová fúzia

Jadrová fúzia je proces, v ktorom atómové jadrá sa spájajú a vytvárajú ťažšie jadrá. Extrémne vysoké teploty (rádovo 1,5 x 10⁷°C) dokáže spojiť jadrá tak, aby ich silná jadrová sila mohla spojiť. Pri fúzii sa uvoľňuje veľké množstvo energie. Môže sa zdať neintuitívne, že energia sa uvoľňuje pri rozdeľovaní atómov aj pri ich spájaní. Dôvodom, prečo sa pri fúzii uvoľňuje energia, je to, že dva atómy majú viac energie ako jeden atóm. Na pritlačenie protónov dostatočne blízko seba, aby prekonali odpor medzi nimi, je potrebné veľa energie, ale v určitom bode silná sila, ktorá ich spája, prekoná elektrické odpudzovanie.

Keď sa jadrá spoja, prebytočná energia sa uvoľní. Podobne ako štiepenie, aj jadrová fúzia môže premieňať jeden prvok na iný. Napríklad jadrá vodíka sa spájajú vo hviezdach a vytvárajú prvok hélium . Fúzia sa tiež používa na spojenie atómových jadier, aby vytvorili najnovšie prvky v periodickej tabuľke. Zatiaľ čo fúzia prebieha v prírode, je to vo hviezdach, nie na Zemi. K fúzii na Zemi dochádza iba v laboratóriách a zbraniach.

Príklady jadrovej fúzie

Reakcie, ktoré prebiehajú na slnku, poskytujú príklad jadrovej fúzie:

¹₁H+^dva₁H →³_dvaOn

³_dvaOn +³_dvaOn →⁴_dvaOn + 2¹₁H

¹₁H+¹₁H →^dva₁H+⁰₊₁b

Rozlišovanie medzi štiepením a fúziou

Štiepenie aj fúzia uvoľňujú obrovské množstvo energie. Môžu sa vyskytnúť štiepne aj fúzne reakcie jadrové bomby . Ako teda môžete odlíšiť štiepenie a fúziu?

• Štiepenie rozbíja atómové jadrá na menšie kúsky. Východiskové prvky majú vyššie atómové číslo ako štiepne produkty. Napríklad urán sa môže štiepiť na výťažok stroncium a krypton .
• Fúzia spája atómové jadrá dohromady. Vytvorený prvok má viac neutrónov alebo viac protónov ako východiskový materiál. Napríklad vodík a vodík sa môžu spájať a vytvárať hélium.
• K štiepeniu dochádza na Zemi prirodzene. Príkladom je samovoľné štiepenie urán , čo sa deje len vtedy, ak je dostatok uránu prítomný v dostatočne malom objeme (zriedkavo). Fúzia sa na druhej strane prirodzene nevyskytuje na Zemi. Fúzia prebieha vo hviezdach.