Hvordan frigøres energi i nuklear fussion?

Atomfusion er processen, hvor to eller flere atomkerner kombineres for at danne en eller flere forskellige atomkerner og subatomære partikler (neutroner eller protoner). Forskellen i masse mellem reaktanter og produkter manifesterer sig som enten frigørelse eller absorption af energi.

Sådan frigives energi under nuklear fusion:

1. stærk atomkraft: Atomernes kerner holdes sammen af ​​den stærke atomkraft, som er ekstremt kraftfuld over meget korte afstande. Når to lette kerner kommer tæt nok til at overvinde den elektrostatiske frastødning mellem deres positivt ladede protoner, overtager den stærke atomkraft.

2. bindende energi: Den stærke atomkraft er ansvarlig for at binde protonerne og neutroner sammen i kernen. Mængden af ​​energi, der kræves for at overvinde denne kraft og bryde fra hinanden, kaldes kernen fra hinanden den bindende energi. Lysere kerner har lavere bindingsenergier pr. Nukleon (proton eller neutron) sammenlignet med tungere kerner.

3. Massedefekt: Når to lette kerner sikrer for at danne en tungere kerne, har den resulterende kerne en højere bindende energi pr. Nukleon end de originale kerner. Dette betyder, at den samlede bindende energi fra den tungere kerne er større end summen af ​​de bindende energier i de lettere kerner. Forskellen i bindingsenergi manifesteres som en massedefekt.

4. einsteins e =mc²: Ifølge Einsteins berømte ligning er masse og energi ækvivalente. Massedefekten i fusionsreaktionen omdannes til en enorm mængde energi, som beskrevet af ligningen E =MC², hvor:

- e er den frigivne energi

- m er massedefekten

- C er lysets hastighed

Kortfattet:

* Fusion af lette kerner resulterer i dannelsen af ​​en tungere kerne med en højere bindende energi pr. Kerne.

* Den overskydende bindende energi i den tungere kerne frigøres som energi på grund af massedefekten.

* Denne energiudgivelse forklares af Einsteins E =MC² -ligning, hvor massedefekten omdannes til energi.

Eksempel:

Fusionen af ​​to deuterium (²h) kerner til dannelse af en helium (⁴he) kerne frigiver en betydelig mængde energi. Dette skyldes, at heliumkernen har en højere bindende energi pr. Nukleon end deuteriumkernerne. Denne overskydende bindende energi frigives som energi og forklarer, hvorfor fusionsreaktioner producerer så meget energi.