Fisija i fuzija dva su načina oslobađanja energije iz atomskih jezgri nuklearnom reakcijom. Razlika između njih je u procesu: jedan spaja atome s manjim jezgrama spajajući ih, dok ih drugi razdvaja u produkte cijepanja. U oba slučaja, količina energije je toliko velika, milijunima puta više nego iz drugih izvora energije, da se ti nuklearni procesi događaju samo u određenim uvjetima.
Što je nuklearna fuzija?
Kao glagol, osigurač je sinonim za "kombinirati" ili "miješati". Slijedi da su u procesu nuklearne fuzije dvije lagane jezgre stopiti se zajedno da bi se stvorila teža jezgra. Na primjer, dva atoma vodika mogu se spojiti i stvoriti jedan deuterij.
Izuzetno visoka energija, obično u obliku ekstremne vrućine koja stvara vrlo visoke temperature, a pritisak je potreban da bi se nagovorile dvije snažno pozitivne jezgre koje bi se normalno odbile u dovoljno blizu prostora za nastanak fuzije, oslobađajući nuklearnu energiju u zraku postupak.
Kao rezultat toga, ovaj se proces događa samo unutar zvijezda poput sunca koje u jezgri imaju prirodni fuzijski reaktor. Čovječanstvo može privremeno stvoriti uvjete za nuklearnu fuziju, na primjer s vodikovom bombom, ali održavanje toliko visokih temperatura potrebnih za kontroliranu, trajnu reakciju da se koristi kao izvor energije još nije moguće.
Jednom kad nuklearna fuzija započne, može se nastaviti u samoodrživoj lančana reakcija. To je zato što manji atomi mase do mase željeza na periodnom sustavu daju više energije kad se stape nego što je potrebno za njihovo spajanje (egzotermna reakcija). Kao takva, nuklearna fuzija je proces kojim većina zvijezda daje energiju.
Što je nuklearna fisija?
Fisija, koja se može definirati kao čin cijepanja nečega na dijelove, je nasuprot fuziji.
U nuklearnoj fisiji teška se jezgra raspada na lakše jezgre. Do loma dolazi kada se neutron zabije u tešku jezgru, stvarajući vrlo radioaktivne i nestabilne nusproizvode, zajedno s više neutrona, koji se nastavljaju raspadati u nuklearnoj lančanoj reakciji.
Energija koja se oslobađa od nuklearne fisije milijuni je puta učinkovitija od one koja se oslobađa izgaranjem ekvivalentne mase ugljena. Za razliku od reakcija fuzije, reakcije cijepanja relativno je lako pokrenuti i kontrolirati unutar nuklearnih reaktora, što ih čini raširenim izvorom energije.
Primjeri fisije i fuzije
- Nuklearni reaktori: Inženjeri obično koriste plutonij ili uran za početak reakcija cijepanja, kontrolirajući brzinu vodom i štapićima nereaktivnog materijala koji apsorbiraju slobodne neutrone. Energija oslobođena u reakcijama cijepanja zagrijava vodu, a rezultirajuća para pretvara turbine koje generiraju električnu energiju za ljudsku upotrebu.
- Atomske bombe: Reakcije nuklearne fisije javljaju se u atomskim bombama. Za razliku od nuklearne elektrane, reakcija se ne kontrolira, što omogućuje brzu lančanu reakciju koja rezultira istodobno oslobađanjem nevjerojatnih energija. Jedini način na koji ljudi na Zemlji mogu stvoriti uvjete potrebne za fuziju, pravu temperaturu s dovoljno mase razbijene pod dovoljno visokim tlakom, jest pokretanje fisije bombom.
- Radioaktivni raspad: Nuklearna fizija također se događa u radioaktivnom raspadanju, kada element spontano emitira energiju u obliku čestica. Vrijeme poluraspada radioaktivnog raspada ili vrijeme razlaganja polovice radioaktivnih jezgri u uzorku ovisi o ukupnoj stabilnosti jezgre. Prirodni radioaktivni materijal na Zemlji neprestano podvrgava reakcijama cijepanja na taj način.
- Jezgra zvijezda: Reakcije nuklearne fuzije javljaju se prirodno pod intenzivnom temperaturom i pritiskom unutar zvijezde. To je osnova većine energije koju zvijezde odaju.
- Hladna fuzija: hipotetski način stvaranja nuklearna fuzija na "sobnoj temperaturi", što ga čini održivim izvorom energije koji je stvorio čovjek, hladna fuzija nikada nije uspješno razvijena.