Kernsplijting is het proces waarbij een onstabiele atoomkern wordt verdeeld in andere, stabielere kernen. Dit proces werd in 1939 ontdekt door Otto Hahn (1879-1968) en Fritz Strassmann (1902-1980).
De kernsplijting van uranium is de bekendste, omdat deze het meest wordt gebruikt voor het opwekken van energie door middel van kernreacties.
Het proces bestaat er in feite uit dat een neutron de kern van een atoom raakt en het in tweeën splitst stabielere kernen en zullen neutronen vrijgeven, die ook andere atomen zullen bereiken en een reactie veroorzaken in gevangenis.
Kernsplijting en kernfusie
Kernsplijting is het splitsen van de atoomkernen. Wanneer het bijvoorbeeld wordt geraakt door een neutron (n), kan het uraniumatoom (U) uiteenvallen en atomen barium (Ba) en krypton (Kr) en nog drie neutronen (n) genereren.
Kernsplijting van uranium kan de energie van 8,10. vrijmaken7 kJ/g.
DE Kernfusie het is het tegenovergestelde proces van splijting. In plaats van de kern van het atoom te splitsen, voegt de kern van twee of meer atomen zich samen.
De meest voorkomende reactie is de vereniging van twee isotopen van het element waterstof (H). tritium (1H3) en deuterium (1H2) samenvoegen en een heliumatoom vormen (2hij4), een neutron (n) en het vrijgeven van grote hoeveelheden energie.
Dit is een veel gewelddadiger proces. De vrijgekomen energie is ongeveer 3.108 kJ/g. Daaruit komt de werking van de meest destructieve bom ter wereld: de waterstofbom.
Bovendien is het mogelijk om kernsplijting, die wordt gebruikt in reactoren in kerncentrales, te beheersen, maar hetzelfde gebeurt niet met kernfusie.
Toepassingen van kernsplijting
Kernsplijting wordt gebruikt in de volgende activiteiten:
- Geneesmiddel: Radioactiviteit is het gevolg van kernsplijting. Zo wordt het gebruikt bij röntgenfoto's en tumorbehandelingen.
- Opwekking van energie: Kernsplijting is een alternatief om op een efficiëntere en schonere manier energie op te wekken, omdat er geen gassen vrijkomen. Kernreactoren zijn in staat het geweld van het splijtingsproces te beheersen door de werking van neutronen te vertragen, zodat er geen explosie plaatsvindt. Dit type energie noemen we Nucleaire energie.
- Atoombommen: Atoombommen werken als gevolg van kernfusie- en splijtingsprocessen en hebben een hoge vernietigende kracht. De kernsplijtingsreactie gaf aanleiding tot het Manhattan Project, opgericht met het doel kernwapens te bouwen.
Ondanks zijn voordelen en toepassingen, leidt de energie die in kerncentrales wordt geproduceerd echter tot kernafval.
De belangrijkste schade door de toepassing van splijting is dus het risico op een ongeval door het gebruik van radioactief materiaal. Contact met deze residuen kan leiden tot het ontstaan van verschillende ziekten, zoals kanker en zelfs de dood.
Deze situatie kan worden geïllustreerd door: ongeval in Tsjernobyl, die plaatsvond op 26 april 1986. Het wordt beschouwd als de ernstigste in de geschiedenis van commerciële kernenergie en veroorzaakt een enorme uitstoot van nucleair afval.
Weet ook over de Hiroshima-bom.
kernsplijtingsproces
Het proces vindt plaats als gevolg van de inval van het neutron op de atoomkern. Als je het atoom met een splijtbare kern sneller bombardeert, splitst het zich in tweeën.
Hiermee verschijnen twee nieuwe kernen en komen er tot 3 neutronen en een grote hoeveelheid energie vrij.
De vrijgekomen neutronen kunnen andere kernen bereiken en nieuwe neutronen vormen. Dus, een Kettingreactie, dat wil zeggen, een continu proces waarbij een grote hoeveelheid kernenergie vrijkomt.
Kernsplijting van uranium
De bekendste kernsplijtingsreactie is die met uranium. Wanneer een neutron met voldoende energie bereikt het de uraniumkern, waarbij neutronen vrijkomen die de splijting van andere kernen kunnen veroorzaken. Van deze reactie is ook bekend dat er grote hoeveelheden energie vrijkomen.
Uit uranium (U) kunnen verschillende producten worden gevormd, zoals barium (Ba), krypton (Kr), broom (Br), lanthaan (La), tin (Sn), molybdeen (Mo), jodium (I) en yttrium ( J).
Oefeningen over kernsplijting
vraag 1
(Ufal) De vergelijking:
staat voor een reactie van:
a) katalytische omzetting.
b) radioactief verval.
c) redox.
d) kernsplijting.
e) kernfusie.
Correct alternatief: d) kernsplijting.
Wanneer een neutron (n) een onstabiele atoomkern raakt, zoals uranium (U), is er een verstoring en vrijlating van stabielere atoomkernen. De neutronen die ook bij deze reactie worden geproduceerd, zullen andere kernen bereiken en een kettingreactie veroorzaken.
vraag 2
Wat is het verschil tussen splijting en kernfusie?
Antwoord: Terwijl er bij kernsplijting sprake is van een deling van een atoomkern, verenigen de atoomkernen zich bij fusie.
vraag 3
(Ufal) Kernsplijting is de deling van een zware en onstabiele atoomkern die bijvoorbeeld plaatsvindt door deze kern te bombarderen met neutronen, waarbij energie vrijkomt. Het alternatief dat een kernsplijtingsvergelijking correct weergeeft, is:
De)
B)
ç)
d)
Correct alternatief: d) .
Het massagetal van een element komt overeen met de som van protonen en neutronen. In het eerste lid van de vergelijking hebben we 92 protonen in het uraniumatoom, wat overeenkomt met het atoomnummer, en 143 neutronen, berekend door het aantal protonen van de massa af te trekken.
Z = p = 92
A = p + n = 235
n = A - p = 235 - 92 = 143
Naast de uraniumneutronen hebben we nog een neutron dat de atoomkern heeft gebombardeerd en in totaal 144 neutronen in het eerste lid.
In het tweede lid van de vergelijking is de som van de atoomnummers van barium (Ba) en krypton (Kr) in totaal 92 protonen.
56 + 36 = 92
Het neutronengetal van barium (Ba) is 84 en krypton (Kr) is 57. We verkrijgen deze waarden door het aantal protonen van de massa af te trekken.
A = p + n = 140
n = A - p = 140 - 56 = 84
A = p + n = 93
n = A - p = 93 - 36 = 57
In het lid hebben we dan 144 neutronen, aangezien we de neutronen van de twee atoomkernen toevoegen met de drie die vrijkomen bij de reactie.
84 + 57 + 3 = 144
Daarom is de vergelijking klopt: 92 protonen en 144 neutronen in elk lid van de vergelijking.
Zie universitaire toelatingsexamenvragen over het onderwerp in de lijst die we hebben opgesteld: radioactiviteit oefeningen.
