Forskjellen mellom nukleær fisjon og fusjon
Share
Hovedforskjell - Nuclear Fission vs Fusion
Nukleær fusjon og nukleær fisjon er kjemiske reaksjoner som finner sted i kjernen til et atom. Disse reaksjonene gir en svært høy mengde energi. I begge reaksjonene endres atomer, og sluttproduktene vil være helt forskjellige fra de opprinnelige reaktantene. Kjernefusjon frigjør høyere energi enn kjernefysisk fisjon. Selv om kjernefysjonsreaksjoner ikke er så mye funnet i miljøet, er atomfusjon funnet i stjerner som sola. Hovedforskjellen mellom atomfission og fusjon er det Nukleær fusjon er delingen av et atom i mindre partikler mens nukleær fusjon er kombinasjonen av mindre atomer for å danne et stort atom.
Nøkkelområder dekket
1. Hva er Nuclear Fission
- Definisjon, Mekanisme, Eksempler
2. Hva er Nuclear Fusion
- Definisjon, Mekanisme, Eksempler
3. Hva er forskjellen mellom nukleær fisjon og fusjon
- Sammenligning av nøkkelforskjeller
Nøkkelbegreper: Deuterium, Halveringstid, Neutron Bombardment, Nuclear Fission, Nuclear Fusion, Nucleus, Radiation, Radioactive Decay, Tritium
Hva er Nuclear Fission
Nukleær fisjon er splittelsen av en kjerne i mindre partikler. Disse mindre partiklene kalles fragmenter. Ofte inkluderer produktene av kjernefysisk fusjon nøytroner og gammastråler. En atomfissionreaksjon kan frigjøre en høy mengde energi. Denne reaksjonen kan forekomme på to måter som nedenfor.
Neutron Bombardment
Dette er en ikke-spontan reaksjon der en stor, ustabil isotop blir bombardert med høyhastighets nøytroner. Disse akselererte nøytronene forårsaker at isotopen undergår fisjon. For det første kombinerer nøytronet med isotopens kjerne. Den nye kjernen er mer ustabil; dermed gjennomgår det fissjonsreaksjon. Fisjonen produserer mer nøytroner som kan indusere andre isotoper for å gjennomgå atomfission. Dette gjør det til en kjedereaksjon. Dette kalles "kjernekjedereaksjon."
Mekanisme - Binær fisjon
Nukleær fisjon skjer gjennom en spesiell mekanisme som kalles binær fisjon. Kjernen til et atom får en sfærisk form på grunn av tilstedeværelsen av atomkraft mellom subatomiske partikler (nøytroner og protoner). Når kjernen fanger det akselererte nøytronet deformeres den sfæriske formen til kjernen. Dette fører til dannelsen av en form med to lober. Denne lobformasjonen fører til at de subatomiske partiklene skiller seg fra hverandre. Hvis bombardementets hastighet er nok, kan de to lobene skilles helt og danner to fragmenter fordi atomkreftene nå ikke er nok til å holde lobene sammen. Her frigjøres en svært høy mengde energi. Denne energien kommer fra kjernen, hvor de sterke atomkraftene mellom subatomære partikler omdannes til energi.
Figur 01: Stadier av binær fisjon av kjernen. Her anses de to fragmentene å være av samme størrelse. Men ett produkt er faktisk mindre enn det andre produktet.
Radioaktivt forfall
Dette er en spontan prosess. Ustabile isotoper gjennomgår radioaktivt henfall. I denne prosessen omdannes subatomære partikler av isotoperkjernen til forskjellige former, noe som resulterer i et annet element. Produktet er mer stabilt, og de ustabile isotoper gjennomgår radioaktivt henfall til alle atomer blir stabile.
I denne prosessen mister ustabile isotoper energi ved å utstråle stråling. Radioaktivt henfall kan resultere i stråling som består av alfa partikler og beta partikler. Forfallet av radioaktivt materiale måles gjennom et uttrykk som kalles "halveringstid". Halveringstiden til et materiale er tiden som er tatt av det aktuelle materialet for å bli halvparten av dets innledende masse.
Figur 2: En Nuclear Fission Reaction
Ovennevnte bilde viser en kjernefysjonsreaksjon som oppstår på grunn av neutronbombardement. Neutronet treffer uran-235-isotopen og danner et uran-236-atom. Det er veldig ustabilt. Dermed er det delt inn i Barium-144, Krypton-89, og mer akselererte nøytroner sammen med en høy mengde energi.
Hva er Nuclear Fusion
Kjernefusion er kombinasjonen av to mindre atomer for å skape et stort atom, som frigir energi. Dette skjer under høye temperaturer og trykkforhold. Noen ganger vil kjernekombinasjonen resultere i mer enn ett stort atom. Når det beregnes, er det en masseforskjell mellom reaktanter og produkter. Denne manglende massen omdannes til energi. Forskjellen i masse oppstår på grunn av forskjellen i atomkraftbindende energier.
Kjernefusjonsreaksjoner finnes mest i solen. Energien som frigjøres fra solen er et resultat av atomfusjonsreaksjoner som foregår i solen. Nukleær bindingsenergi er energien som kreves for å holde protoner og nøytroner sammen inne i kjernen. Siden protoner er positivt ladet og avstøter hverandre, bør det være en sterk attraktiv kraft for å holde dem sammen. Når det gjelder små kjerne, er det et mindre antall protoner tilstede; dermed forekommer mindre frastøtelse. Attraktivstyrker her er høyere. Derfor vil binding av kjerner frigjøre ekstra energi på grunn av den høye tiltrekningen mellom to kjerner. Men for større kjernekombinasjoner frigjøres ingen energi. Dette skyldes at det er flere protoner som forårsaker høy avstøtning mellom to kjerner.
På grunn av tilstedeværelsen av flere protoner som forårsaker avstøtning mellom kjerner, er nukleær fusjon mellom tyngre kjerner ikke eksoterm. Men på grunn av de høye tiltrekningskreftene mellom protoner, gjennomgår lettere kjerner atomfusjonsreaksjoner som er svært eksoterme.
Figur 3: Kjernefusjonsreaksjon i solen
Solen er en stjerne. Det gir en høy mengde energi i form av varme og lys. Denne energien kommer fra fusjonsreaksjonene som oppstår i solen. Fusjonsreaksjonen innebærer fusjon av kjerner av deuterium og tritium. Sluttproduktene gitt av denne reaksjonen er Helium, nøytroner og mye energi.
Forskjellen mellom nukleær fisjon og fusjon
Definisjon
Atomfisjon: Nukleær fisjon er splittelsen av en kjerne i mindre partikler, og frigjør en høy mengde energi.
Kjernefysisk fusjon: Kjernefusion er kombinasjonen av to mindre atomer for å skape en stor atomfrigivende energi.
Naturlig forekomst
Atomfisjon: Kjernefysjonsreaksjoner er ikke vanlige i naturen.
Kjernefysisk fusjon: Kjernefusjonsreaksjoner er vanlige i stjerner som sola.
Krav
Atomfisjon: Kjernefysjonsreaksjoner kan kreve høyhastighets nøytroner.
Kjernefysisk fusjon: Kjernefusjonsreaksjoner krever høytemperatur og høytrykksbetingelser.
Energiproduksjon
Atomfisjon: Kjernefysjonsreaksjoner gir høy energi.
Kjernefysisk fusjon: Kjernefusjonsreaksjoner av lyskjerner gir meget høy energi, mens atomfusjonsreaksjoner av tunge kjerne ikke frigjør energi.
eksempler
Atomfisjon: Neutronbombardement av uran-235 og radioaktivt henfall i ustabile isotoper er eksempler på atomfreak.
Kjernefysisk fusjon: Kjernefusjonsreaksjoner finnes mest som fusjon mellom deuterium og tritium.
Konklusjon
Nukleær fisjon og atomfusjonsreaksjoner oppstår når atomkernen i et atom undergår endringer på enten spontan eller ikke-spontan måte. Disse reaksjonene forårsaker dannelsen av nye elementer i stedet for det opprinnelige elementet. Forskjellen mellom kjernefysisk fusjon og fusjon er at atomfission er delingen av et atom i mindre partikler mens atomfusjon er kombinasjonen av mindre atomer for å danne et stort atom.
referanser:
1. "Nuclear fusion." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 28. juli 2017. Web. Tilgjengelig her. 31. juli 2017.
2. "Nuclear Fission." Hyperfysikk konsepter. N.p., n.d. Web. Tilgjengelig her. 31. juli 2017.
Bilde Courtesy:
1. "Nuclear fission" (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Nuclear fusion" av noen - noen (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
