Hvorfor frigives mere energi i fusion end fission?

forståelse af det grundlæggende

* fission: Opdelingen af ​​en tung atomkerner (som uran) i lettere kerner.

* fusion: Kombinationen af ​​to lys atomkerner (som hydrogenisotoper) i en tungere kerne.

Energikilden

Den energi, der er frigivet i både fission og fusion, kommer fra stærke atomkraft , som binder protoner og neutroner sammen i kernen.

* bindende energi: Dette er den energi, der holder kernen sammen. En mere stabil kerne har en højere bindende energi.

Hvorfor fusion er mere energisk

1. Højere bindende energi: Fusionen af ​​lette kerner til tungere kerner resulterer i en signifikant stigning i bindingsenergi pr. Nukleon (proton eller neutron). Dette betyder, at den resulterende kerne er meget mere stabil. Den ekstra bindende energi frigøres som energi.

2. Masse defekt: Einsteins berømte ligning, E =MC², fortæller os, at masse og energi kan udskiftes. I både fission og fusion omdannes en lille mængde masse til en enorm mængde energi. Imidlertid er massedefekten (forskellen i masse mellem reaktanter og produkter) større i fusionsreaktioner.

Illustrerende eksempel

* fusion af deuterium og tritium: Disse isotoper af brint sikring til dannelse af helium og frigiver en stor mængde energi. Heliumkernen er meget mere stabil end den originale deuterium og tritiumkerner.

* fission af uran: Uranatomer opdelt i lettere elementer og frigiver energi. Forskellen i bindingsenergi pr. Nukleon er imidlertid mindre sammenlignet med fusionsreaktioner.

vigtige punkter at overveje

* Temperatur og tryk: Fusionsreaktioner kræver ekstremt høje temperaturer (millioner af grader celsius) og tryk for at overvinde den elektrostatiske frastødning mellem de positivt ladede kerner.

* indeslutning: At opretholde disse ekstreme forhold for vedvarende fusion er en betydelig teknologisk udfordring. Dette er grunden til, at fusionskraft stadig er under udvikling.

Kortfattet

Mens både fission og fusion frigiver energi, frigiver fusionen signifikant mere energi, fordi den bindende energi pr. Nukleon øges dramatisk, når let kerner smelter sammen. Denne forskel i bindingsenergi oversættes til en større massefejl og derfor en større frigivelse af energi i henhold til E =MC².