Hvordan konverteres massen til energi i nuclar -fusion?

1. Fusionsreaktionen:

* I fusion kombineres to lys atomkerner (som hydrogenisotoper) for at danne en tungere kerne (som helium).

* Denne proces frigiver en enorm mængde energi, der overskrider den energi, der er frigivet i kemiske reaktioner efter millioner af gange.

2. Massedefekt:

* Massen af ​​den resulterende kerne er lidt mindre end den kombinerede masse af de originale kerner.

* Denne "manglende masse" er kendt som masse defekt .

3. Massenergi-konvertering:

* I henhold til E =MC² kan masse og energi udskiftes.

* Massedefekten omdannes til ren energi, der frigøres som:

* kinetisk energi: Den nyoprettede kerne og andre partikler (som neutroner) bevæger sig i utroligt høje hastigheder.

* Elektromagnetisk stråling: Fotoner med høj energi (gammastråler) udsendes.

4. Bindende energi:

* Den energi, der er frigivet i fusion, kaldes bindende energi .

* Dette er den energi, der holder kerne (protoner og neutroner) sammen i kernen.

* Jo større bindende energi pr. Nukleon, jo mere stabil er kernen.

* Tyngre kerner har højere bindingsenergier pr. Kerne end lettere kerner.

I det væsentlige konverterer Fusion en lille mængde masse til en enorm mængde energi, fordi:

* Den stærke atomkraft, der binder protoner og neutroner i kernen, er ekstremt stærk.

* Massedefekten, selvom den er lille, ganges med hastigheden af ​​lys firkantet (c²) i Einsteins ligning, hvilket resulterer i en massiv energiudgivelse.

Eksempel:

* I fusionen af ​​to deuteriumkerner til dannelse af en heliumkerne er massedefekten ca. 0,028 atommasseenheder (AMU).

* Ved hjælp af E =MC² omdannes denne lille masseforskel til en enorm mængde energi, svarende til millioner af elektronvolt (MEV).

fusionskraft er en lovende energikilde, fordi den:

* Har et stort energipotentiale.

* Bruger rigelige og let tilgængelige brændstoffer som brintisotoper.

* Producerer minimalt langlevet radioaktivt affald.

At opnå vedvarende fusionsreaktioner på Jorden er imidlertid en udfordrende teknisk bestræbelse på grund af de ekstreme temperaturer og de krævede tryk.