Dalīšanās un kodolsintēze ir divi veidi, kā kodolreakcijas ceļā atbrīvot enerģiju no atomu kodoliem. Atšķirība starp tām ir procesā: viens sapludina atomus ar mazākiem kodoliem, tos sapludinot, bet otrs tos sadala sadalīšanās produktos. Jebkurā gadījumā iesaistītās enerģijas daudzums ir tik liels, miljoniem reižu vairāk nekā no citiem enerģijas avotiem, ka šie kodolprocesi notiek tikai noteiktos apstākļos.
Kas ir kodolsintēze?
Kā darbības vārds, drošinātājs ir sinonīms vārdam "apvienot" vai "sajaukt". No tā izriet, ka kodolsintēzes procesā divi gaismas kodoli drošinātājs kopā lai izveidotu smagāku kodolu. Piemēram, divi ūdeņraža atomi var saplūst kopā, veidojot vienu deitēriju.
Ļoti liela enerģija, parasti ārkārtēja karstuma veidā, kas rada ļoti augstu temperatūru, un spiediens ir vajadzīgs, lai pierunātu divus spēcīgi pozitīvi kodoli, kas parasti atgrūžas pietiekami tuvā telpā, lai notiktu kodolsintēze, atbrīvojot kodolenerģiju process.
Rezultātā šis process notiek tikai tādu zvaigžņu iekšienē kā saule, kuru kodolos ir dabisks kodolsintēzes reaktors. Cilvēce uz laiku var radīt kodolsintēzes apstākļus, piemēram, ar ūdeņraža bumbu, bet uzturēt tik augstu temperatūru, kas nepieciešama kontrolētai, notiekošai reakcijai, lai to izmantotu kā enerģijas avotu, vēl nav iespējams.
Kad sākas kodolsintēze, tā var turpināties patstāvīgi ķēdes reakcija. Tas ir tāpēc, ka mazākie atomi, kuru masa ir līdz dzelzs masai, periodiskajā tabulā sakausējot izdala vairāk enerģijas, nekā nepieciešams, lai tos sapludinātu kopā (eksotermiska reakcija). Kā tāds kodolsintēze ir process, kurā lielākā daļa zvaigžņu izdala enerģiju.
Kas ir kodola dalīšanās?
Skaldīšana, ko var definēt kā darbību, kas kaut ko sadala daļās, ir pretējs saplūšanai.
Kodola dalīšanās laikā smags kodols sadalās vieglākos kodolos. Lūzums notiek, kad neitrons ietriecas smagā kodolā, radot ļoti radioaktīvus un nestabilus blakusproduktus, kā arī vairāk neitronu, kas turpina sadalīties kodolķēdes reakcijā.
Enerģija, kas izdalās pēc kodola skaldīšanas, ir miljoniem reižu efektīvāka nekā tā, kas izdalās, sadedzinot līdzvērtīgu ogļu masu. Atšķirībā no kodolsintēzes reakcijām kodoldalīšanās reakcijas ir salīdzinoši viegli uzsākt un kontrolēt kodolreaktoros, padarot tās par plašu enerģijas avotu.
Dalīšanās un kodolsintēzes piemēri
- Kodolreaktori: Sākumā inženieri parasti izmanto plutoniju vai urānu dalīšanās reakcija, kontrolējot ātrumu ar ūdeni un nereaģējoša materiāla stieņiem, kas absorbē brīvos neitronus. Sadalīšanās reakcijās izdalītā enerģija silda ūdeni, un iegūtais tvaiks pagriež turbīnas, kas ražo elektrību cilvēku lietošanai.
- Atombumbas: Kodola skaldīšanas reakcijas notiek atombumbās. Atšķirībā no atomelektrostacijas reakcija netiek kontrolēta, ļaujot veikt ātru ķēdes reakciju, kuras rezultātā uzreiz tiek atbrīvotas neticamas enerģijas. Vienīgais veids, kā cilvēki uz Zemes var radīt saplūšanai nepieciešamos apstākļus, pareizā temperatūra ar pietiekamu masu, kas sasista kopā pietiekami augstā spiedienā, ir iniciēt sašķelšanos ar bumbu.
- Radioaktīvā sabrukšana: Kodola skaldīšana notiek arī radioaktīvā sabrukumā, kad elements spontāni izstaro enerģiju daļiņu formā. Radioaktīvās sabrukšanas pusperiods vai laiks, kad puse no parauga radioaktīvajiem kodoliem sadalās, ir atkarīgs no kodola vispārējās stabilitātes. Uz Zemes dabiski sastopamie radioaktīvie materiāli šādā veidā pastāvīgi notiek sadalīšanās reakcijās.
- Zvaigžņu kodols: Kodolsintēzes reakcijas notiek dabiski zem intensīvas temperatūras un spiediena zvaigznes iekšienē. Tas ir pamats lielākajai daļai enerģijas, ko zvaigznes izdala.
- Aukstā kodolsintēze: hipotētisks radīšanas veids kodolsintēze "istabas temperatūrā", tādējādi padarot to par dzīvotspējīgu cilvēka radītu enerģijas avotu, aukstā kodolsintēze nekad nav veiksmīgi izstrādāta.