5 Erinevused lõhustumise ja tuumasünteesi vahel

Klassikaline keemia väidab seda aatom see on väikseim ja jagamatu aineühik. Keemilised reaktsioonid on need, milles molekulid moodustavad aatomid rekombineeruvad, et tekitada uusi molekule algselt esinevate vastastikmõju tagajärjel. Kuid aatomid võivad luua vastastikmõjusid, mis hõlmavad nende tuuma moodustavaid osakesi. Need on nn tuumareaktsioonid.

Selles ÕPETAJA õppetükis avastame, mis on tuumareaktsioonide tüübid ja mis on lõhustumise ja tuumasünteesi erinevused.

Nii lõhustumine kui ka tuumasüntees on tuumareaktsioonid. Need on protsessid, milles aatomituumad või aatomituumad ja subatomaarsed osakesed suhtlevad omavahel. Lihtsaim ja esimene avastatav tuumareaktsioon on radioaktiivsus, mis koosneb ebastabiilse aatomituuma spontaansest lagunemisest lihtsamaks, suurema stabiilsuse ja madalama energiaga. See lagunemisreaktsioon vabastab energiat kiirguse kujul.

Ülejäänud tuumareaktsioonide tüübid on üldiselt kaks tuuma või osakest, mis reageerivad reaktsioonisaaduste tekitamiseks. Tuumareaktsiooni toimumiseks a

aktiveerimisenergia. Tuumareaktsioonid vabastavad energia kineetilise energia (liikumisega seotud energia) kujul aatomid reaktsiooni produkt ja mõnikord ka gammakiirte (suure energiaga elektromagnetkiirgus) kiirgus.

Tuumasünteesi mõiste

Nagu nimigi ütleb, on tuumasüntees reaktsioonitüüp kaks kerget südamikku sulanduvad, moodustades raskema südamiku, kuid massiga, mis on veidi väiksem kui nende kahe tuuma masside summa, millest see moodustati. See erinevus lõpliku ja algmassi vahel eraldatakse energia kujul vastavalt reaktsioonile: E = m · c².

Tuuma lõhustumise mõiste

Tuuma lõhustumine on sulandumisele vastupidine reaktsioon. See on reaktsioon, milles raske südamik, pommitatakse osakestega laguneb kergemate südamike tekitamiseks, genereerides ka muid reaktsioonisaadusi, nagu subatoomilised osakesed ja gammakiired.

Nüüd, kui teate selle tähendust, sukeldume otse lõhustumise ja tuumasünteesi erinevuste avastamiseks. Neid on viis peamist ja siin võtame need kokku.

1.- Need on vastupidised reaktsioonid

Nagu me eelmises osas kommenteerisime, termotuumasüntees ja lõhustumine need on kaks vastandlikku tuumareaktsiooni. Kuna sulandumisel sulanduvad kerged tuumad raskemateks ja lõhustumisel lagunevad raskete elementide tuumad kergemateks.

2.- Aktiveerimisenergiad

• Lõhustumine: Lõhustumisreaktsioonide korral sõltub aktivatsioonienergia tuuma suurusest, raskete tuumade korral toimub reaktsioon spontaanselt. Kergemate tuumade korral tuleb reaktsioon esile kutsuda tuumade pommitamisel madala energiaga osakestega. Seega tuumalõhustumise korral reaktsiooni käivitamiseks vajalik energiahulk on väga väike või puudub üldse.
• Termotuumasüntees: Tuumasünteesi korral vajavad reaktsiooni aktiveerimiseks suures koguses energiat. Tuumasünteesireaktsiooni käivitamiseks on vaja kütuse temperatuur tõsta 100 miljoni ºC-ni, nii et kütuse aatomid liiguvad plasma olekusse (seisundisse, kus elektronid liiguvad tuumadest sõltumatult vabalt aatom). Seda tüüpi seisund esineb staaride sees, kus toimuvad tuumasünteesi reaktsioonid.

3.- Kütuse arvukus

• Lõhustumine: Need tuumareaktsioonid vajavad kütusena raskeid aatomeid nagu uraan, toorium või plutoonium. Rasked elemendid on kõige vähem universumis ja nad on väikestes osades maapõues. Lisaks leidub nende raskete elementide radioaktiivseid isotoope looduses segatuna teiste mitte-radioaktiivsete isotoopidega või mineraalide osana.
• Termotuumasüntees: Valgusaatomid, mis osalevad tuumasünteesi reaktsioonides, on kõige rikkalikum universumis, kus vesinik (kõige kergem element) on enamus, moodustades 92% koguarvust. Ehkki vesinikku on Maal suhteliselt vähe, võib seda saada taastuvatest allikatest, näiteks tselluloosi biomassist või veest. Sel põhjusel peetakse vesinikku a ammendamatu kütus.

4.- Reaktsioonist tulenevad jäägid

• Lõhustumine: Tuumalõhustumisreaktsioonid tekitavad ebastabiilseid tuumasid, mis kiirgavad radioaktiivsust väga pikka aega, kuna neil seda on poolestusaeg (periood, mis on vajalik radioaktiivsete heitmete vähendamiseks poole võrra), mis võib olla pikem kui 30 aastat. The radioaktiivsete jäätmete tootmine Tuumalõhustumisreaktsioonides on need ohuks inimeste tervisele ja keskkonnale, seetõttu tuleb neid korralikult hallata ja säilitada.
• Termotuumasüntees: Tuumasünteesi reaktsioonid ei tekita radioaktiivseid jäätmeid, mistõttu seda peetakse puhtaks energiaks, kuna need on reaktsioonid nad ei tekita saastavaid jääke. Prooton-prooton-sulandumisreaktsiooni puhul, mis on üks levinumaid liitumisreaktsioone, on saadud produkt väärisgaas heelium. Heelium on element, väga vähe reageeriv ja see ei kujuta ohtu inimeste tervisele ega keskkonnale.

5.- Energia saamine ärilisel tasandil

• Lõhustumine: Praegu on see ainus tuumareaktsioonide tüüp omab vajalikku tehnikat äriliseks kasutamiseks. Kõik tuumaelektrijaamad kasutavad tuumalõhustumisreaktsioone.
• Termotuumasüntees: täna, meil pole veel vajalikku tehnoloogiat elektrienergia saamiseks tuumasünteesi teel. Peamine tehniline probleem on reaktsiooni käivitamiseks vajalik kõrge temperatuur, kuna Meil pole ühtegi materjali, mis taluks neid temperatuure ja kus oleks võimalik reaktsiooni piirata.