Fuzja jądrowa jest węzełwatomycomardzenielekki. Połączenie tych atomów skutkuje powstaniem atomu o cięższym jądrze.
Poddany bardzo wysokiej temperaturze, deuter (H2) i trytu (H3), które są izotopami wodoru (H), sklejają się. To połączenie powoduje uwolnienie dużej ilości energii i tworzą się jądra helu (He).
Reakcją tego procesu jest:
Około 3.108 W wyniku tej reakcji można uwolnić kJ/g energii.
Proces syntezy jądrowej daje początek działaniu bomb wodorowych (najbardziej niszczycielskich bomb atomowych, jakie istnieją). Reakcje fuzji zachodzą wewnątrz Słońca i jest ono źródłem energii słonecznej.
Reaktor syntezy jądrowej
Fuzja jądrowa uwalnia dużo energii. Z tego powodu społeczność naukowa jest bardzo zaangażowana w umożliwienie wykorzystania energii jądrowej jako opcji energetycznej opartej na procesie syntezy jądrowej.
W tym celu potrzebny jest reaktor zdolny do wytwarzania i kontrolowania syntezy jądrowej. Tokamak to nazwa nadana reaktorom rozwijanym w różnych lokalizacjach na całym świecie.
Jakie są Twoje zalety?
Energia wytwarzana w wyniku syntezy jądrowej byłaby sposobem na zagwarantowanie bezpieczeństwa i czystości środowiska. To dlatego, że rozszczepieniejądrowy wytwarza energię głównie przez uran (jeden z głównych pierwiastków promieniotwórczych).
Ponieważ ilość zużytego paliwa jest mniejsza, wynika z tego, że radioaktywność jest również niższa, a zatem produkcja odpadów jądrowych jest również niższa.
Paliwo używane do syntezy jądrowej można uzyskać z wody morskiej oraz z własnego trillium reaktora jądrowego. W rozszczepieniu do tego celu stosuje się uran, ale nie jest łatwo go wydobyć.
Dowiedz się więcej o Energia nuklearna.
Fuzja jądrowa i gwiazdy
Wewnątrz gwiazd zachodzą reakcje termojądrowe, to znaczy zachodzi w nich proces syntezy jądrowej. Przykładem jest Słońce.
Gwiazdy powstają z wodoru, którego rdzeniem jest światło. Wysoka temperatura sprzyja fuzji tworząc jądro helu, cięższy pierwiastek. W tym gwałtownym procesie, który daje energię na energię słoneczną, powstaje dużo energii.
Zimna fuzja jądrowa
Jest tezą chemików Martina Fleischmanna i Stanleya Ponsa, że proces syntezy jądrowej może zachodzić nie w bardzo wysokich temperaturach, ale w temperaturze pokojowej.
Hipoteza została odrzucona przez społeczność naukową, ponieważ chemicy nie byli w stanie udowodnić, że osiągnęli zimną fuzję jądrową.
A co to jest rozszczepienie jądrowe?
Rozszczepienie jądrowe to proces, który zachodzi dokładnie w przeciwieństwie do procesu syntezy jądrowej. Zamiast fuzji jąder atomowych następuje ich pęknięcie.
Najczęściej używanym pierwiastkiem w tym procesie jest uran. Energia uwalniana w reakcji co najmniej 8,107 kJ/mol, chociaż wysoki, jest niższy niż energia uzyskana przy fuzji jądrowej.
Chcieć wiedzieć więcej? czytać Rozszczepienia jądrowego.
Ćwiczenia dotyczące syntezy jądrowej
Pytanie 1
(UFCE) Wyrażenie synteza jądrowa jest równoważne:
a) upłynnienie rdzeni.
b) rozszczepienie jądrowe.
c) pęknięcie jąder tworzących mniejsze jądra.
d) gromadzenie jąder tworzących większe jądra.
Prawidłowa alternatywa: d) składanie jąder w większe jądra.
W fuzji jądrowej jądra atomowe łączą się i tworzą większe jądro. W tym procesie uwalniany jest również neutron i duża ilość energii.
pytanie 2
(FGV-SP) W sprawie rozszczepienia jądrowego i syntezy jądrowej:
a) Terminy są synonimami.
b) Fuzja jądrowa jest odpowiedzialna za wytwarzanie światła i ciepła na Słońcu i innych gwiazdach.
c) Tylko synteza jądrowa staje przed problemem bezpiecznego usuwania odpadów radioaktywnych.
d) Synteza jądrowa jest obecnie wykorzystywana do komercyjnego wytwarzania energii w wielu krajach.
e) Obie metody są nadal w fazie badawczej i nie są wykorzystywane komercyjnie.
Prawidłowa alternatywa: b) Fuzja jądrowa jest odpowiedzialna za wytwarzanie światła i ciepła na Słońcu i innych gwiazdach.
We wnętrzu Słońca i innych gwiazd dochodzi do kilku reakcji fuzji ze względu na wysoką temperaturę, która jest niezbędna do zajścia tego typu reakcji.
pytanie 3
Jaka jest różnica między rozszczepieniem a syntezą jądrową?
Odpowiedź: Rozszczepienie jądrowe odpowiada rozszczepieniu niestabilnego jądra atomowego i tworzeniu dwóch bardziej stabilnych jąder. W fuzji dwa jądra łączą się, tworząc bardziej stabilne jądro.
pytanie 4
(FEI-SP) Bomba wodorowa jest przykładem reakcji jądrowej:
a) typu rozszczepienia.
b) gdzie występuje tylko emisja promieniowania alfa.
c) gdzie występuje tylko emisja promieniowania beta.
d) typu fuzji.
e) gdzie występuje tylko emisja promieniowania gamma.
Prawidłowa alternatywa: d) Typ połączenia.
Bomba wodorowa zawiera w swoim wnętrzu źródło emitujące izotypy wodoru, trytu i deuteru, które połączone razem uwalniają dużą ilość energii.
Zobacz pytania do egzaminów wstępnych na dany temat na przygotowanej przez nas liście: ćwiczenia radioaktywne.
