היתוך גרעיני הוא צוֹמֶתבאטומיםמהיש לליבותאוֹר. הצטרפותם של אטומים אלה גורמת לאטום בעל גרעין כבד יותר.
נתון לטמפרטורה גבוהה מאוד, דאוטריום (H2) וטריטיום (H3), שהם איזוטופים של מימן (H), נדבקים זה לזה. איחוד זה מביא לשחרור כמות גדולה של אנרגיה ונוצרים גרעיני הליום (He).
התגובה של תהליך זה היא:
בערך 3.108 ניתן לשחרר kJ / g אנרגיה מתגובה זו.
תהליך ההיתוך הגרעיני מוליד הפעלת פצצות מימן (פצצות האטום ההרסניות ביותר שקיימות). תגובות היתוך מתרחשות בתוך השמש וזהו מקור האנרגיה הסולארית.
כור היתוך גרעיני
היתוך גרעיני משחרר אנרגיה רבה. מסיבה זו, הקהילה המדעית מחויבת מאוד לאפשר אנרגיה גרעינית כאופציית אנרגיה המבוססת על תהליך ההיתוך.
לשם כך יש צורך בכור המסוגל לייצר ולשלוט באיחוי גרעיני. טוקמאק הוא השם שניתן לכורים המפותחים במקומות שונים ברחבי העולם.
מה היתרונות שלך?
האנרגיה המופקת על ידי היתוך גרעיני תהיה דרך להבטיח בטיחות וניקיון סביבתי. זה בגלל, את ביקועגַרעִינִי מייצר אנרגיה בעיקר באמצעות אורניום (אחד היסודות הרדיואקטיביים העיקריים).
מכיוון שכמות הדלק בשימוש קטנה יותר, מכאן נובע כי רדיואקטיבי הוא גם נמוך יותר ולכן גם ייצור הפסולת הגרעינית נמוך יותר.
ניתן להשיג את הדלק המשמש למיזוג ממי ים ומטריליום הכור הגרעיני עצמו. בביקוע משתמשים באורניום למטרה זו, אך הוא אינו מופק בקלות.
למידע נוסף על אנרגיה גרעינית.
היתוך גרעיני והכוכבים
בתוך כוכבים מתרחשות תגובות תרמו-גרעיניות, כלומר תהליך ההיתוך הגרעיני מתרחש בהם. השמש היא דוגמה.
כוכבים נוצרים ממימן, שליבתם אור. הטמפרטורה הגבוהה מקדמת היתוך היוצר גרעין הליום, יסוד כבד יותר. אנרגיה רבה נוצרת בתהליך אלים זה הנותן אנרגיה לאנרגיית השמש.
היתוך גרעיני קר
זו תזה של הכימאים מרטין פליישמן וסטנלי פונס שתהליך ההיתוך הגרעיני עלול לקרות לא בטמפרטורות גבוהות במיוחד, אלא בטמפרטורת החדר.
ההשערה הושמדה על ידי הקהילה המדעית, מכיוון שכימאים לא הצליחו להוכיח שהם השיגו היתוך גרעיני קר.
ומהי ביקוע גרעיני?
ביקוע גרעיני הוא תהליך שמתרחש בדיוק הפוך לתהליך ההיתוך הגרעיני. במקום היתוך של גרעינים אטומיים, מה שקורה הוא שבירתם.
היסוד הנפוץ ביותר בתהליך זה הוא אורניום. האנרגיה המשתחררת בתגובה של לפחות 8.107 kJ / mol, למרות שהוא גבוה, נמוך מהאנרגיה המתקבלת עם היתוך גרעיני.
רוצים לדעת יותר? לקרוא ביקוע גרעיני.
תרגילים בנושא היתוך גרעיני
שאלה 1
(UFCE) הביטוי היתוך גרעיני שווה ערך ל:
א) נזילות הליבות.
ב) ביקוע גרעיני.
ג) שבירת גרעינים היוצרים גרעינים קטנים יותר.
ד) איסוף גרעינים היוצרים גרעינים גדולים יותר.
חלופה נכונה: ד) הרכבת גרעינים ליצירת גרעינים גדולים יותר.
באיחוי גרעיני גרעינים אטומיים מתאחדים ויוצרים גרעין גדול יותר. בתהליך זה משתחררים גם נויטרונים וכמות גדולה של אנרגיה.
שאלה 2
(FGV-SP) על ביקוע גרעיני והיתוך גרעיני:
א) המונחים הם שם נרדף.
ב) היתוך גרעיני אחראי על הפקת אור וחום בשמש ובכוכבים אחרים.
ג) רק היתוך גרעיני עומד בפני הבעיה כיצד לפנות פסולת רדיואקטיבית בבטחה.
ד) מיזוג גרעיני משמש כיום לייצור אנרגיה באופן מסחרי במדינות רבות.
ה) שתי השיטות עדיין נמצאות בשלב המחקר ואינן משמשות מסחרית.
חלופה נכונה: ב) היתוך גרעיני אחראי על הפקת אור וחום בשמש ובכוכבים אחרים.
בחלק הפנימי של השמש וכוכבים אחרים, מספר תגובות היתוך מתרחשות עקב הטמפרטורה הגבוהה, אשר נחוצה כדי שתגובת סוג זו תתרחש.
שאלה 3
מה ההבדל בין ביקוע לאיחוי גרעיני?
תשובה: ביקוע גרעיני תואם לפיצול גרעין אטומי לא יציב ויצירת שני גרעינים יציבים יותר. בהתמזגות, לעומת זאת, שני גרעינים מתאחדים ויוצרים גרעין יציב יותר.
שאלה 4
(FEI-SP) פצצת המימן היא דוגמה לתגובה גרעינית:
א) מסוג הביקוע.
ב) כאשר מתרחשת רק פליטת קרני אלפא.
ג) כאשר מתרחשת רק פליטת קרני בטא.
ד) מסוג היתוך.
ה) כאשר מתרחשת רק פליטת קרני גמא.
חלופה נכונה: ד) סוג היתוך.
פצצת המימן מכילה בתוכה מקור הפולט את האיזוטיפים של מימן, טריטיום ודאוטריום, שכאשר הם מאוחדים משחררים כמות גדולה של אנרגיה.
ראה שאלות לבחינות כניסה לאוניברסיטה בנושא ברשימה שהכנו: תרגילי רדיואקטיביות.
