Fisiunea și fuziunea sunt două modalități de a elibera energia din nucleele atomice prin reacție nucleară. Diferența dintre ele se află în proces: unul amestecă atomi cu nuclee mai mici împreună prin fuzionarea lor, în timp ce celălalt îi separă în produse de fisiune. În ambele cazuri, cantitatea de energie implicată este atât de mare, de milioane de ori mai mare decât din alte surse de energie, încât aceste procese nucleare se întâmplă doar în condiții specifice.
Ce este fuziunea nucleară?
Ca verb, fuse este sinonim cu „combinați” sau „amestecați”. Rezultă că, într-un proces de fuziune nucleară, două nuclee ușoare fuzionează împreună pentru a forma un nucleu mai greu. De exemplu, doi atomi de hidrogen pot fuziona împreună pentru a forma un deuteriu.
Energie extrem de ridicată, de obicei sub formă de căldură extremă, creând temperaturi foarte ridicate, iar presiunea este necesară pentru a convinge două nuclee puternic pozitive care în mod normal s-ar respinge într-un spațiu suficient de aproape pentru a se produce fuziunea, eliberând energie nucleară în proces.
Ca rezultat, acest proces se întâmplă numai în interiorul stelelor, cum ar fi soarele, care au un reactor de fuziune natural în nucleele lor. Omenirea poate crea temporar condițiile pentru fuziunea nucleară, de exemplu cu o bombă cu hidrogen, dar susținerea unor temperaturi atât de ridicate necesare pentru o reacție controlată și continuă de a fi folosită ca sursă de energie nu este încă posibil.
Cu toate acestea, odată ce fuziunea nucleară începe, ea poate continua într-o auto-susținere reacție în lanț. Acest lucru se datorează faptului că atomii mai mici cu mase de până la cea de fier de pe tabelul periodic degajă mai multă energie la fuzionare decât este necesar pentru a fuziona împreună (o reacție exotermă). Ca atare, fuziunea nucleară este procesul prin care majoritatea stelelor degajă energie.
Ce este fisiunea nucleară?
Fisiunea, care poate fi definită ca actul de a împărți ceva în părți, este opus fuziunii.
În fisiunea nucleară, un nucleu greu se separă în nuclee mai ușoare. Ruptura are loc atunci când un neutron se trântește într-un nucleu greu, creând subproduse foarte radioactive și instabile, împreună cu mai mulți neutroni, care continuă să se descompună într-o reacție în lanț nuclear.
Energia eliberată de fisiunea nucleară este de milioane de ori mai eficientă decât cea eliberată de arderea unei mase echivalente de cărbune. Spre deosebire de reacțiile de fuziune, reacțiile de fisiune sunt relativ ușor de inițiat și controlat în interiorul reactoarelor nucleare, făcându-le o sursă larg răspândită de energie.
Exemple de fisiune și fuziune
- Reactoare nucleare: Inginerii folosesc de obicei plutoniu sau uraniu pentru a începe un reacție de fisiune, controlând rata cu apă și cu tije de material non-reactiv care absorb neutroni liberi. Energia eliberată în reacțiile de fisiune încălzește apa, iar aburul rezultat transformă turbine care generează electricitate pentru uz uman.
- Bombe atomice: Reacții de fisiune nucleară apar în bombele atomice. Spre deosebire de o centrală nucleară, reacția nu este controlată, permițând o reacție rapidă în lanț care are ca rezultat eliberarea simultană a unor energii incredibile. Singurul mod în care oamenii de pe Pământ pot crea condițiile necesare pentru fuziune, temperatura potrivită, cu suficientă masă zdrobită la o presiune suficient de mare, este prin inițierea fisiunii cu o bombă.
- Dezintegrare radioactivă: Fisiune nucleara apare și în dezintegrarea radioactivă, atunci când un element emite spontan energie sub formă de particule. Timpul de înjumătățire al dezintegrării radioactive sau timpul de descompunere a jumătății nucleelor radioactive din eșantion depinde de stabilitatea generală a nucleului. Materialul radioactiv natural de pe Pământ suferă în mod constant reacții de fisiune în acest fel.
- Miezul stelelor: Reacții de fuziune nucleară apar natural sub temperatura intensă și presiunea din interiorul unei stele. Aceasta este baza majorității energiei pe care o dau stelele.
- Fuziune la rece: un mod ipotetic de a crea fuziune nucleară la "temperatura camerei", făcându-l astfel o sursă de energie viabilă creată de om, fuziunea rece nu a fost niciodată dezvoltată cu succes.