5 הבדלים בין FISSION ל- FUSION גרעיני

הכימיה הקלאסית גורסת זאת אָטוֹם זו יחידת החומר הקטנה ביותר ואינה ניתנת לחלוקה. תגובות כימיות הן אלו בהן האטומים המרכיבים את המולקולות משולבים מחדש ויוצרים מולקולות חדשות כתוצאה מהאינטראקציה של הנוכחים בתחילה. עם זאת, אטומים יכולים ליצור אינטראקציות הכוללות את החלקיקים המרכיבים את הגרעינים שלהם. אלה התגובות הגרעיניות כביכול.

בשיעור זה של מורה נגלה מהם סוגי התגובות הגרעיניות ומהן ההבדלים בין ביקוע לאיחוי גרעיני.

גם ביקוע וגם היתוך גרעיני הם תגובות גרעיניות. אלה תהליכים בהם גרעינים אטומיים או גרעיני אטום וחלקיקים תת אטומיים מתקשרים זה עם זה. התגובה הגרעינית הפשוטה ביותר, והראשונה שהתגלתה, היא רדיואקטיבי, המורכב מפירוק ספונטני של גרעין אטום לא יציב לפשוט יותר עם יציבות גדולה יותר ואנרגיה נמוכה יותר. תגובת פירוק זו משחררת אנרגיה בצורת קרינה.

שאר סוגי התגובות הגרעיניות הם, בדרך כלל, שני גרעינים או חלקיקים המגיבים להוליד את תוצרי התגובה. כדי שתתרחש תגובה גרעינית, א אנרגיית הפעלה. תגובות גרעיניות משחררות אנרגיה בצורת אנרגיה קינטית (אנרגיה הקשורה לתנועה) מ אטומים תוצר התגובה ולעיתים גם לפליטת קרני גמא (קרינה אלקטרומגנטית של אנרגיה גבוהה).

הגדרת היתוך גרעיני

כפי שהשם מרמז, היתוך גרעיני הוא סוג התגובה בה שתי ליבות אור מתמזגות ליצירת ליבה כבדה יותר, אך עם מסה מעט פחות מסכום המסה של שני הגרעינים מהם נוצר. הבדל זה בין המסה הסופית למסה ההתחלתית מוענק בצורת אנרגיה על פי התגובה: E = m · c².

הגדרת ביקוע גרעיני

ביקוע גרעיני הוא התגובה ההפוכה לאיחוי. זו תגובה שבה גרעין כבד, להיות מופגז על ידי חלקיקים מתקלקל כדי להוליד ליבות קלות יותר, מייצרים גם מוצרים אחרים של התגובה כמו חלקיקים תת אטומיים וקרני גמא.

עכשיו, כשיודעים את המשמעות, בואו ונצלול ישר לגלות את ההבדלים בין ביקוע לאיחוי גרעיני. ישנם חמישה עיקריים וכאן אנו מסכמים אותם.

1.- אלו תגובות הפוכות

כפי שהערנו בסעיף הקודם, היתוך וביקוע הן שתי תגובות גרעיניות מנוגדות. מכיוון שבפיוז'ן גרעינים קלים מתמזגים לכבדים יותר ובבקע גרעיני אלמנטים כבדים מתפרקים לקלים יותר.

2.- אנרגיות הפעלה

• ביקוע: במקרה של תגובות ביקוע, אנרגיית ההפעלה תלויה בגודל הגרעין, במקרה של גרעינים כבדים התגובה מתרחשת באופן ספונטני. במקרה של גרעינים קלים יותר, התגובה חייבת להיגרם על ידי הפצצת הגרעינים בחלקיקים בעלי אנרגיה נמוכה. לכן, במקרה של ביקוע גרעיני כמות האנרגיה הנדרשת כדי להתחיל בתגובה מועטה מאוד או לא קיימת.
• היתוך: במקרה של היתוך גרעיני, דורשים כמויות גדולות של אנרגיה כדי להפעיל את התגובה. כדי להתחיל בתגובת היתוך גרעיני, יש צורך להעלות את טמפרטורת הדלק ל -100 מיליון מעלות צלזיוס, כך שה- אטומי דלק עוברים למצב הפלזמה (מצב בו האלקטרונים נעים באופן חופשי ללא תלות בגרעינים אָטוֹמִי). סוג זה של מצב הוא זה המתרחש בתוך כוכבים, שם מתרחשות תגובות היתוך גרעיני.

3.- שפע דלק

• ביקוע: לתגובות גרעיניות אלה נדרש אטומים כבדים כמו אורניום, תוריום או פלוטוניום כדלק. אלמנטים כבדים הם הכי פחות שופע ביקום והם בפרופורציות קטנות בקרום כדור הארץ. יתר על כן, האיזוטופים הרדיואקטיביים של היסודות הכבדים הללו נמצאים בטבע מעורבב עם איזוטופים אחרים שאינם רדיואקטיביים או כחלק ממינרלים.
• היתוך: אטומי האור המשתתפים בתגובות היתוך גרעיני הם הכי נפוץ ביקום, כאשר המימן (היסוד הקל ביותר) הוא הרוב, המייצג 92% מהסך הכללי. למרות שהמימן יחסית נדיר על פני כדור הארץ, ניתן להשיג אותו ממקורות מתחדשים כמו ביומסה של תאית או ממים. מסיבה זו, מימן נחשב לא דלק בלתי נדלה.

4.- שאריות הנובעות מהתגובה

• ביקוע: תגובות ביקוע גרעיניות מייצרות גרעינים לא יציבים הפולטים רדיואקטיביות לפרקי זמן ארוכים מאוד, מכיוון שיש להם מחצית חיים (התקופה הדרושה להפחתת פליטות רדיואקטיביות במחצית) שיכולה להיות ארוכה מ -30 שנה. ה ייצור פסולת רדיואקטיבית בתגובות ביקוע גרעיני הן מהוות סכנה לבריאות האדם ולאיכות הסביבה, ולכן יש לנהל אותן ולאחסן אותן כראוי.
• היתוך: תגובות היתוך גרעיניות אינן מייצרות פסולת רדיואקטיבית, ולכן היא נחשבת לאנרגיה נקייה, מכיוון שהן תגובות ש הם אינם מייצרים שאריות מזהמות. במקרה של תגובת היתוך פרוטון-פרוטון, אחת מתגובות ההיתוך הנפוצות ביותר, המוצר המתקבל הוא גז אצילי, הליום. הליום הוא יסוד, מעט מאוד תגובתי ואין בו משום סכנה לבריאות האדם ולסביבה.

5.- השגת אנרגיה ברמה מסחרית

• ביקוע: נכון לעכשיו, זה הסוג היחיד של תגובה גרעינית ש יש את הטכניקה הדרושה כדי לנצל מסחרית. כל תחנות הכוח הגרעיניות משתמשות בתגובות ביקוע גרעיניות.
• פיוז'ן: היום, אין לנו עדיין את הטכנולוגיה הדרושה להשיג אנרגיה חשמלית באמצעות היתוך גרעיני. הקושי הטכני העיקרי הוא הטמפרטורה הגבוהה הדרושה להפעלת התגובה, מאז אין לנו שום חומר שיכול לעמוד בטמפרטורות אלה ובמקום בו ניתן להגביל את התגובה.