A hasadás és a fúzió két módja annak, hogy az atommagokból energiát szabadítsanak fel nukleáris reakció útján. A különbség folyamatban van: az egyik összeolvasztja a kisebb magokkal rendelkező atomokat azáltal, hogy összeolvasztja őket, míg a másik hasadási termékekre bontja őket. Mindkét esetben az érintett energia mennyisége olyan nagy, milliószor több, mint más energiaforrásokból származik, hogy ezek a nukleáris folyamatok csak meghatározott körülmények között történnek.
Mi az a magfúzió?
Mint ige, a fuse szinonimája az "össze" vagy a "keverék". Ebből következik, hogy egy magfúziós folyamat során két könnyű mag összeolvad nehezebb magot alkotni. Például két hidrogénatom összeolvadhat egy deutériumot alkotva.
Hatalmasan magas energia, általában extrém hő formájában, amely nagyon magas hőmérsékletet eredményez, és nyomás szükséges a kettő megerõsítéséhez erősen pozitív magok, amelyek általában elég szoros térben taszítanak a fúzió kialakulásához, és a nukleáris energiát felszabadítják folyamat.
Ennek eredményeként ez a folyamat csak olyan csillagokban zajlik le, mint a Nap, amelyek magjában természetes fúziós reaktor van. Az emberiség ideiglenesen megteremtheti a magfúzió feltételeit, például hidrogénbombával, de az energiaforrásként történő felhasználáshoz szükséges ellenőrzött, folyamatos reakcióhoz szükséges ilyen magas hőmérsékletek fenntartása még nem szükséges lehetséges.
Amint a magfúzió megkezdődik, önfenntartásban folytatódhat láncreakció. Ennek az az oka, hogy a periódusos rendszerben lévő kisebb atomok, amelyek tömegéig terjed a vas vastagsága, több energiát bocsátanak ki, amikor összeolvadnak, mint amennyi az egyesülésükhöz szükséges (exoterm reakció). Mint ilyen, a magfúzió az a folyamat, amely során a legtöbb csillag energiát ad le.
Mi az a maghasadás?
A hasadás, amelyet úgy határozhatunk meg, hogy valamit részekre bontunk, a a fúzióval ellentétben.
A maghasadás során egy nehéz mag könnyebb magokká válik szét. A törés akkor következik be, amikor egy neutron egy nehéz magba csapódik, ami nagyon radioaktív és instabil melléktermékeket hoz létre, valamint több neutron, amelyek tovább bomlanak le egy atomláncreakció során.
A maghasadás során felszabaduló energia milliószor hatékonyabb, mint egy ekvivalens tömegű szén elégetésével felszabaduló energia. A fúziós reakcióktól eltérően a hasadási reakciók viszonylag könnyen elindíthatók és szabályozhatók a nukleáris reaktorokban, ezáltal elterjedt energiaforrássá válnak.
Példák hasadásra és fúzióra
- Atomreaktorok: A mérnökök általában plutóniumot vagy uránt használnak a hasadási reakció, sebességének szabályozása vízzel és nem reaktív anyagú rudakkal, amelyek elnyelik a szabad neutronokat. A hasadási reakciók során felszabaduló energia felmelegíti a vizet, és az így keletkező gőz megfordítja a turbinákat, amelyek emberi felhasználásra áramot termelnek.
- Atombombák: Maghasadásos reakciók atombombákban fordulnak elő. Az atomerőművel ellentétben a reakciót nem lehet szabályozni, ami lehetővé teszi a gyors láncreakciót, amelynek eredményeként egyszerre hihetetlen energiák szabadulnak fel. A Földön élő emberek csak úgy tudják megteremteni a fúzióhoz szükséges feltételeket, a megfelelő hőmérsékletet, elegendő tömeggel, elég magas nyomáson összetörve, ha bombával hasadást indítanak.
- Radioaktív bomlás: Nukleáris maghasadás radioaktív bomlás esetén is előfordul, amikor egy elem spontán energiát bocsát ki részecskék formájában. A radioaktív bomlás felezési ideje, vagy a mintában szereplő radioaktív magok felének lebomlási ideje a mag általános stabilitásától függ. A Földön természetesen előforduló radioaktív anyagok állandó módon hasadási reakciókon mennek keresztül.
- A csillagok magja: Magfúziós reakciók a csillag belsejében lévő intenzív hőmérséklet és nyomás alatt természetesen előfordulhatnak. Ez az alapja a legtöbb energiának, amelyet a csillagok leadnak.
- Hideg fúzió: A teremtés hipotetikus módja nukleáris fúzió "szobahőmérsékleten", így életképes emberi gyártmányú energiaforrássá téve, a hidegfúziót még soha nem sikerült sikeresen kifejleszteni.
