5 ΔΙΑΦΟΡΕΣ μεταξύ της FISSION και της πυρηνικής σύντηξης

Η κλασική χημεία το υποστηρίζει άτομο είναι η μικρότερη και αδιαίρετη ενότητα της ύλης. Οι χημικές αντιδράσεις είναι εκείνες στις οποίες τα άτομα που συνθέτουν τα μόρια ανασυνδυάζονται για να δημιουργήσουν νέα μόρια ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών που ήταν αρχικά παρόντα. Ωστόσο, τα άτομα μπορούν να δημιουργήσουν αλληλεπιδράσεις που περιλαμβάνουν τα σωματίδια που αποτελούν τους πυρήνες τους. Είναι οι λεγόμενες πυρηνικές αντιδράσεις.

Σε αυτό το μάθημα από έναν εκπαιδευτή θα ανακαλύψουμε ποιοι είναι οι τύποι πυρηνικών αντιδράσεων και τι είναι τις διαφορές μεταξύ της σχάσης και της πυρηνικής σύντηξης.

Τόσο η σχάση όσο και η πυρηνική σύντηξη είναι πυρηνικές αντιδράσεις. Αυτές είναι διεργασίες στις οποίες ατομικοί πυρήνες ή ατομικοί πυρήνες και υποατομικά σωματίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η απλούστερη πυρηνική αντίδραση, και η πρώτη που ανακαλύφθηκε, είναι η ραδιοενέργεια, η οποία αποτελείται από την αυθόρμητη αποσύνθεση ενός ασταθούς ατομικού πυρήνα σε έναν απλούστερο με μεγαλύτερη σταθερότητα και χαμηλότερη ενέργεια. Αυτή η αντίδραση αποσύνθεσης απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή ακτινοβολίας.

Οι υπόλοιποι τύποι πυρηνικών αντιδράσεων είναι, γενικά, δύο πυρήνες ή σωματίδια που αντιδρούν για να προκαλέσουν τα προϊόντα της αντίδρασης. Για να συμβεί πυρηνική αντίδραση, α ενέργεια ενεργοποίησης. Οι πυρηνικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή κινητικής ενέργειας (ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση) από άτομα προϊόν της αντίδρασης και, μερικές φορές, στην εκπομπή ακτίνων γάμμα (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής ενέργειας).

Ορισμός της πυρηνικής σύντηξης

Όπως υποδηλώνει το όνομα, η πυρηνική σύντηξη είναι ο τύπος της αντίδρασης στην οποία δύο πυρήνες φωτός συντήκονται για να σχηματίσουν βαρύτερο πυρήνα, αλλά με μάζα ελαφρώς μικρότερη από το άθροισμα των μαζών των δύο πυρήνων από τους οποίους σχηματίστηκε. Αυτή η διαφορά μεταξύ της τελικής και της αρχικής μάζας εκπέμπεται με τη μορφή ενέργειας σύμφωνα με την αντίδραση: E = m · c².

Ορισμός της πυρηνικής σχάσης

Η πυρηνική σχάση είναι η αντίθετη αντίδραση στη σύντηξη. Είναι μια αντίδραση στην οποία βαρύ πυρήνα, βομβαρδίζεται από σωματίδια καταρρέει για να δημιουργήσει ελαφρύτερους πυρήνες, παράγει επίσης άλλα προϊόντα της αντίδρασης όπως υποατομικά σωματίδια και ακτίνες γάμμα.

Τώρα που γνωρίζετε το νόημα, ας βυθίσουμε αμέσως για να ανακαλύψουμε τις διαφορές μεταξύ της σχάσης και της πυρηνικής σύντηξης. Υπάρχουν πέντε βασικά και εδώ τα συνοψίζουμε.

1.- Αυτές είναι αντίθετες αντιδράσεις

Όπως έχουμε σχολιάσει στην προηγούμενη ενότητα, η σύντηξη και η σχάση είναι δύο αντίθετες πυρηνικές αντιδράσεις. Επειδή στους πυρήνες σύντηξης οι πυρήνες συντήκονται σε βαρύτερους και σε πυρήνες σχάσης βαριών στοιχείων αποσυντίθενται σε ελαφρύτερους.

2.- Ενέργειες ενεργοποίησης

• Σχάση: Στην περίπτωση αντιδράσεων σχάσης, η ενέργεια ενεργοποίησης εξαρτάται από το μέγεθος του πυρήνα, στην περίπτωση βαριών πυρήνων, η αντίδραση λαμβάνει χώρα αυθόρμητα. Στην περίπτωση ελαφρύτερων πυρήνων, η αντίδραση πρέπει να προκληθεί βομβαρδίζοντας τους πυρήνες με σωματίδια χαμηλής ενέργειας. Επομένως, στην περίπτωση της πυρηνικής σχάσης η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης είναι πολύ μικρή ή ανύπαρκτη.
• Σύντηξη: Στην περίπτωση της πυρηνικής σύντηξης, απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας για την ενεργοποίηση της αντίδρασης. Για να ξεκινήσει η αντίδραση πυρηνικής σύντηξης, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η θερμοκρασία του καυσίμου σε 100 εκατομμύρια ºC, έτσι ώστε η θερμοκρασία τα άτομα καυσίμου μετακινούνται στην κατάσταση πλάσματος (μια κατάσταση στην οποία τα ηλεκτρόνια κινούνται ελεύθερα ανεξάρτητα από τους πυρήνες ατομικός). Αυτός ο τύπος κατάστασης είναι αυτός που εμφανίζεται μέσα σε αστέρια, όπου λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης.

3.- Αφθονία καυσίμων

• Σχάση: Αυτές οι πυρηνικές αντιδράσεις απαιτούν βαριά άτομα όπως το ουράνιο, το θόριο ή το πλουτώνιο ως καύσιμο. Τα βαριά στοιχεία είναι το λιγότερο άφθονο στο σύμπαν και είναι σε μικρές αναλογίες στον φλοιό της γης. Επιπλέον, τα ραδιενεργά ισότοπα αυτών των βαρέων στοιχείων βρίσκονται στη φύση αναμεμιγμένα με άλλα μη ραδιενεργά ισότοπα ή ως μέρος ορυκτών.
• Σύντηξη: Τα ελαφριά άτομα που συμμετέχουν σε αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης είναι το πιο άφθονο στο σύμπαν, όπου το υδρογόνο (το ελαφρύτερο στοιχείο) είναι η πλειοψηφία, που αντιπροσωπεύει το 92% του συνόλου. Αν και το υδρογόνο είναι σχετικά σπάνιο στη Γη, μπορεί να ληφθεί από ανανεώσιμες πηγές όπως η βιομάζα κυτταρίνης ή από νερό. Για το λόγο αυτό, το υδρογόνο θεωρείται α ανεξάντλητο καύσιμο.

4.- Υπολείμματα που προκύπτουν από την αντίδραση

• Σχάση: Οι αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης παράγουν ασταθείς πυρήνες που εκπέμπουν ραδιενέργεια για πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα, επειδή έχουν ημιζωές (η περίοδος που απαιτείται για τη μείωση των ραδιενεργών εκπομπών κατά το ήμισυ) που μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 30 χρόνια. ο παραγωγή ραδιενεργών αποβλήτων Στις αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης, αποτελούν κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, επομένως πρέπει να διαχειρίζονται και να αποθηκεύονται σωστά.
• Σύντηξη: Οι αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης δεν παράγουν ραδιενεργά απόβλητα, επομένως θεωρείται καθαρή ενέργεια, καθώς είναι αντιδράσεις που δεν παράγουν ρυπογόνα υπολείμματα. Στην περίπτωση της αντίδρασης σύντηξης πρωτονίων-πρωτονίων, μία από τις πιο κοινές αντιδράσεις σύντηξης, το προϊόν που λαμβάνεται είναι ένα ευγενές αέριο, το Ήλιο. Το ήλιο είναι ένα στοιχείο, πολύ λίγο αντιδραστικό και δεν δημιουργεί κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον.

5.- Απόκτηση ενέργειας σε εμπορικό επίπεδο

• Fission: Αυτή τη στιγμή, είναι ο μόνος τύπος πυρηνικής αντίδρασης που έχει την απαραίτητη τεχνική για εμπορική εκμετάλλευση. Όλοι οι πυρηνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης.
• Fusion: Σήμερα, δεν έχουμε ακόμη την απαραίτητη τεχνολογία για την απόκτηση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης. Η κύρια τεχνική δυσκολία είναι η υψηλή θερμοκρασία που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης, δεδομένου ότι Δεν έχουμε υλικό που να αντέχει σε αυτές τις θερμοκρασίες και όπου είναι δυνατόν να περιοριστεί η αντίδραση.