Η σχάση και η σύντηξη είναι δύο τρόποι απελευθέρωσης ενέργειας από ατομικούς πυρήνες μέσω πυρηνικής αντίδρασης. Η διαφορά μεταξύ τους είναι στη διαδικασία: Το ένα συγχωνεύει άτομα με μικρότερους πυρήνες μαζί ενώνοντάς τα ενώ το άλλο τα χωρίζει σε προϊόντα σχάσης. Και στις δύο περιπτώσεις, η ποσότητα ενέργειας είναι τόσο μεγάλη, εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από ό, τι από άλλες πηγές ενέργειας, που αυτές οι πυρηνικές διεργασίες συμβαίνουν μόνο σε συγκεκριμένες συνθήκες.
Τι είναι η πυρηνική σύντηξη;
Ως ρήμα, η ασφάλεια είναι συνώνυμη με το "Combine" ή "Blend". Συνεπώς, σε μια διαδικασία πυρηνικής σύντηξης, δύο ελαφροί πυρήνες ασφάλεια μαζί για να σχηματίσει έναν βαρύτερο πυρήνα. Για παράδειγμα, δύο άτομα υδρογόνου μπορούν να συντηχθούν μαζί για να σχηματίσουν ένα δευτέριο.
Εξαιρετικά υψηλή ενέργεια, συνήθως με τη μορφή ακραίας θερμότητας που δημιουργεί πολύ υψηλές θερμοκρασίες και απαιτείται πίεση για να πείσει δύο έντονα θετικοί πυρήνες που κανονικά απωθούν σε αρκετά κοντινό χώρο για να συμβεί σύντηξη, απελευθερώνοντας πυρηνική ενέργεια στο επεξεργάζομαι, διαδικασία.
Ως αποτέλεσμα, αυτή η διαδικασία συμβαίνει μόνο σε αστέρια όπως ο ήλιος που έχουν έναν φυσικό αντιδραστήρα σύντηξης στους πυρήνες τους. Η ανθρωπότητα μπορεί προσωρινά να δημιουργήσει τις συνθήκες πυρηνικής σύντηξης, για παράδειγμα με μια βόμβα υδρογόνου, αλλά Η διατήρηση τόσο υψηλών θερμοκρασιών απαραίτητων για μια ελεγχόμενη, συνεχή αντίδραση για χρήση ως πηγή ενέργειας δεν είναι ακόμη δυνατόν.
Μόλις αρχίσει η πυρηνική σύντηξη, μπορεί να συνεχιστεί με μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μικρότερα άτομα με μάζες έως εκείνη του σιδήρου στον περιοδικό πίνακα εκπέμπουν περισσότερη ενέργεια όταν συντήκονται από ό, τι απαιτείται για να τα συντήξουν μαζί (μια εξώθερμη αντίδραση). Ως εκ τούτου, η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία με την οποία τα περισσότερα αστέρια εκπέμπουν ενέργεια.
Τι είναι η πυρηνική σχάση;
Η σχάση, η οποία μπορεί να οριστεί ως η πράξη του χωρισμού κάτι σε μέρη, είναι το αντίθετο από τη σύντηξη.
Στην πυρηνική σχάση, ένας βαρύς πυρήνας χωρίζεται σε ελαφρύτερους πυρήνες. Η θραύση συμβαίνει όταν ένα νετρόνιο χτυπά σε έναν βαρύ πυρήνα, δημιουργώντας πολύ ραδιενεργά και ασταθή υποπροϊόντα, μαζί με περισσότερα νετρόνια, τα οποία συνεχίζουν να διαλύονται σε μια αντίδραση πυρηνικής αλυσίδας.
Η ενέργεια που εκλύεται από την πυρηνική σχάση είναι εκατομμύρια φορές πιο αποτελεσματική από εκείνη που απελευθερώνεται από την καύση ισοδύναμης μάζας άνθρακα. Σε αντίθεση με τις αντιδράσεις σύντηξης, οι αντιδράσεις σχάσης είναι σχετικά εύκολο να ξεκινήσουν και να ελέγξουν μέσα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, καθιστώντας τους μια ευρεία πηγή ενέργειας.
Παραδείγματα σχάσης και σύντηξης
- Πυρηνικοί αντιδραστήρες: Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν συνήθως πλουτώνιο ή ουράνιο για να ξεκινήσουν αντίδραση σχάσης, τον έλεγχο του ρυθμού με νερό και ράβδους από μη αντιδραστικό υλικό που απορροφούν ελεύθερα νετρόνια. Η ενέργεια που απελευθερώνεται στις αντιδράσεις σχάσης θερμαίνει το νερό και ο ατμός που προκύπτει μετατρέπει τους στροβίλους που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για ανθρώπινη χρήση.
- Ατομικές βόμβες: Αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης συμβαίνουν σε ατομικές βόμβες. Σε αντίθεση με ένα πυρηνικό εργοστάσιο, η αντίδραση δεν ελέγχεται, επιτρέποντας μια ταχεία αλυσιδωτή αντίδραση που οδηγεί σε απελευθέρωση απίστευτων ενεργειών ταυτόχρονα. Ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι άνθρωποι στη Γη μπορούν να δημιουργήσουν τις απαραίτητες συνθήκες για τη σύντηξη, η σωστή θερμοκρασία με αρκετή μάζα που συνθλίβεται μαζί σε αρκετά υψηλή πίεση, είναι η έναρξη της σχάσης με μια βόμβα.
- Ραδιενεργή διάσπαση: Πυρηνική διάσπαση συμβαίνει επίσης σε ραδιενεργό διάσπαση, όταν ένα στοιχείο εκπέμπει αυθόρμητα ενέργεια με τη μορφή σωματιδίων. Ο χρόνος ημίσειας ζωής της ραδιενεργού διάσπασης, ή ο χρόνος για το μισό των ραδιενεργών πυρήνων στο δείγμα για διάσπαση, εξαρτάται από τη συνολική σταθερότητα του πυρήνα. Το φυσικό ραδιενεργό υλικό στη Γη υφίσταται συνεχώς αντιδράσεις διαχωρισμού με αυτόν τον τρόπο.
- Ο πυρήνας των αστεριών: Αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης συμβαίνει φυσικά κάτω από την έντονη θερμοκρασία και πίεση μέσα σε ένα αστέρι. Αυτή είναι η βάση της περισσότερης ενέργειας που εκπέμπουν τα αστέρια.
- Cold fusion: Ένας υποθετικός τρόπος δημιουργίας πυρηνική σύντηξη σε "θερμοκρασίες δωματίου", καθιστώντας έτσι μια βιώσιμη πηγή ενέργειας από τον άνθρωπο, η ψυχρή σύντηξη δεν αναπτύχθηκε ποτέ επιτυχώς.