Was sind Fission & Fusion der Atome

? Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in Größe und Masse von Wasserstoff mit einem winzigen Atommasse von 1 bis größere Elemente wie Uran mit einem durchschnittlichen Atommasse von 238 Es ist möglich, sowohl natürlich als auch künstlich Sicherung Atome zusammen . bilden größere Atome eines anderen Elements in einem Prozess namens Fusion. Ebenso ist es möglich, Atome sowohl natürlich als auch künstlich aufgespalten , um kleinere Atome durch Kernspaltung erzeugen . Sowohl Spaltung und Kernfusion Kernreaktionen beteiligt und kann nicht durch physikalische oder chemische Veränderungen erreicht werden. Atomare Struktur

Atome bestehen aus einem Kern aus Protonen und Neutronen von einer Wolke von umkreisenden Elektronen umgeben ist. In Kernreaktionen ist es der Kern , die von Bedeutung ist . Protonen sind positiv geladene Teilchen , und die Anzahl der Protonen im Kern zeigt das Element. Zum Beispiel werden alle Kohlenstoffatome haben sechs Protonen während alle Stickstoffatome sieben Protonen im Kern . Ändern der Anzahl der Protonen ändert das Element. Neutronen neutral geladenen Teilchen und kann zwischen den Atomen des gleichen Elements variieren. Als Beispiel Wasserstoffatome jeweils ein Proton , sondern kann null, ein oder zwei Neutronen in Abhängigkeit von der Isotopen haben . Chemisch und physikalisch alle Isotope eines Atoms verhalten sich ähnlich. Zusammen werden die Protonen und Neutronen als Nukleonen bezeichnet.
Atombindungsenergie

Die Masse eines Atoms kleiner als die Summe der einzelnen Nukleonen im Kern des Atoms ist . Diese Abweichung ergibt sich aus der Bindungsenergie , die das Atom zusammenhält. Denken Sie daran , dass Energie und Masse sind verwandt wie von Einsteins berühmter Gleichung angegeben. Somit ist der Unterschied in der Masse zwischen dem Atom und der Summe seiner Nukleonen das Atombindungsenergie. Das Atombindungsenergieein Alpha-Teilchen , im Wesentlichen ein Heliumkern aus zwei Protonen und zwei Neutronen , ist mehr als eine Million mal größer als die Energie zwischen dem Kern und dem Elektron.
Atomic Bindungsenergie Curve

das Atombindungsenergiekann durch die Anzahl der Nukleonen im Kern für jedes Element um eine Grafik zu erzeugen aufgeteilt werden. Dieser Graph zeigt, dass die zwei Isotope des Eisens, Fe und Fe -56 -58 , und die Nickel- Isotop Ni -62 haben die am festesten gebundenen Kernen. Elemente mit weniger Masse als dieser Atome können Energie aus Kernfusion zu erhalten , und schwerere Elemente können Energie aus Kernspaltung ergeben. Allerdings Spaltung und Kernfusion typischerweise Elemente am Ende in jeder Richtung.
Kernspaltung

Schwerere Elemente können in kleinere Atome gespalten , die Freigabe eine erstaunliche Menge an Energie im Prozess. Fission von einem Gramm U-238 veröffentlicht mehr als eine Million Mal die Energie durch die Verbrennung von einem Gramm Erdgas freigesetzt. Leider U-238 unterzogen spontane Kernspaltung mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit . Allerdings, wenn genug Material gesammelt , da die kritische Masse bekannt ist, kann durch Spaltung gezielt den Kern mit einem Neutron induziert werden. Da die U-238 -Atom spaltet , werden weitere Neutronen freigesetzt, die weitere Atome spalten können . Andere Elemente können für ähnliche Reaktionen, wie Pu-239 verwendet werden. Während diese Reaktionen werden oft mit Kernreaktoren und der Zerstörung im Zweiten Weltkrieg Hiroshima und Nagasaki identifiziert , Erz- Lagerstätten in Afrika zeigen, dass in der Erde in der Vergangenheit dieser Kettenreaktion entfernten natürlich vorkommende wurde .
Kernfusion

Fusion beinhaltet die Kombination von leichter Elemente zu schwereren Elementen bilden. Die naheliegendste Ort für die Kernfusion ist in unserer eigenen Sonne. In der Sonne, werden Wasserstoffkerne miteinander zu Heliumkernen verschmolzen , die Freigabe eine enorme Menge an Energie, nur ein kleiner Teil von denen die Erde erreicht . Wie Sterne erschöpfen ihre Wasserstoff-Brennstoffzellen , beginnen andere Fusionsprozesse , wie z. B. Fusion von Helium in Kohlenstoff. Fusion Reaktionen auf der Erde in Wasserstoffbomben dupliziert worden . Anders als Spaltungsforschung , die kontrollierte Reaktionen vor Militarisierung hergestellt, verfügen über Fusionsreaktionen noch nicht in der Weise , wie die Energieproduktion zu ermöglichen gesteuert werden. Zu den Herausforderungen für die Fusionsforschung verwandt ist Haltung , da die hohen Temperaturen von Fusionsreaktionen verdampfen alle Stoffe in ein Plasma .