Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Fission vs. Fusion: Definiton, Differences & Similaries

Fission og fusion er to måder at frigive energi fra atomkerner via nuklear reaktion. Forskellen mellem dem er i processen: Den ene smelter sammen atomer med mindre kerner ved at smelte dem sammen, mens den anden opdeler dem i fissionsprodukter. I begge tilfælde er mængden af energi, der er involveret, så stor, millioner gange mere end fra andre energikilder, at disse nukleare processer kun sker under specifikke forhold.
Hvad er nuklear fusion?

Som et verb , sikring er synonymt med "kombinere" eller "blanding." Det følger, at i en nukleær fusionsproces smelter to lette kerner sammen for at danne en tungere kerne. For eksempel kan to hydrogenatomer smelte sammen og danne et deuterium.

Enormt høj energi, normalt i form af ekstrem varme, hvilket skaber meget høje temperaturer, og der kræves tryk for at koaksere to stærkt positive kerner, der normalt ville afvise ind i et tæt nok plads til, at fusion kan forekomme, og frigive kerneenergi i processen.

Som et resultat sker denne proces kun inden i stjerner som solen, der har en naturlig fusionsreaktor i deres kerner. Menneskeheden kan midlertidigt skabe betingelserne for nuklear fusion, for eksempel med en brintbombe, men at opretholde så høje temperaturer, der er nødvendige for en kontrolleret, løbende reaktion på brug som en energikilde er endnu ikke muligt.

Når nuklear fusion begynder Men det kan fortsætte i en selvbærende kædereaktion. Dette skyldes, at de mindre atomer med masser op til det af jern på det periodiske bord afgiver mere energi, når de smeltes, end det er nødvendigt for at smelte dem sammen (en eksoterm reaktion). Som sådan er kernefusion den proces, hvor de fleste stjerner afgiver energi.
Hvad er kernefission?

Fission, som kan defineres som handlingen ved at opdele noget i dele, er det modsatte af fusion. .

Ved nuklear fission bryder en tung kerne i lettere kerner. Bruddet opstår, når en neutron smækker ind i en tung kerne og skaber meget radioaktive og ustabile biprodukter sammen med flere neutroner, som fortsætter med at nedbryde i en nukleare kædereaktion.

Energien frigivet fra nuklear fission er millioner af gange mere effektiv end den, der frigøres fra forbrænding af en ækvivalent masse kul. I modsætning til fusionsreaktioner er fissionsreaktioner relativt let at igangsætte og kontrollere i atomreaktorer, hvilket gør dem til en udbredt energikilde.
Eksempler på fission og fusion

  • Atomreaktorer: Ingeniører bruger typisk plutonium eller uran for at påbegynde en fissionreaktion, der styrer hastigheden med vand og stænger af ikke-reaktivt materiale, der absorberer frie neutroner. Den energi, der frigøres i fissionreaktionerne, opvarmer vand, og den resulterende damp drejer turbiner, der genererer elektricitet til menneskeligt brug.


  • Atombomber: Atomiske fissionreaktioner forekommer i atombomber. I modsætning til i et atomkraftværk kontrolleres reaktionen ikke, hvilket muliggør en hurtig kædereaktion, der resulterer i, at utrolige energier frigives på en gang. Den eneste måde mennesker på Jorden kan skabe de nødvendige betingelser for fusion, den rigtige temperatur med nok masse, der smadres sammen ved et højt nok tryk, er ved at indlede fission med en bombe.


  • Radioaktivt forfald : Nuklear fission forekommer også ved radioaktivt henfald, når et element spontant udsender energi i form af partikler. Halveringstiden for det radioaktive nedbrydning, eller tidspunktet for halvdelen af de radioaktive kerner i asample til at nedbrydes, afhænger af den samlede stabilitet af kernen. Naturligt forekommende radioaktivt materiale på Jorden gennemgår konstant fissionreaktioner på denne måde.


  • Stjernenes kerne: Kernefusionsreaktioner forekommer naturligt under den intense temperatur og tryk inde i en stjerne. Dette er grundlaget for de fleste energi, som stjerner afgiver.


  • Kold fusion: En hypotetisk måde at skabe nuklear fusion ved "stuetemperaturer", hvilket gør det til en levedygtig menneskeskabt energikilde. , er kold fusion aldrig blevet udviklet med succes.