Деление и синтез - это два способа высвобождения энергии из ядер атомов посредством ядерной реакции. Разница между ними заключается в самом процессе: один соединяет атомы с меньшими ядрами вместе, синтезируя их, а другой разбивает их на продукты деления. В любом случае количество задействованной энергии настолько велико, в миллионы раз больше, чем от других источников энергии, что эти ядерные процессы происходят только в определенных условиях.
Что такое ядерный синтез?
Глагол fuse является синонимом «комбинировать» или «смешивать». Отсюда следует, что в процессе ядерного синтеза два легких ядра слиться вместе образовать более тяжелое ядро. Например, два атома водорода могут сливаться вместе, образуя один дейтерий.
Чрезвычайно высокая энергия, обычно в виде очень высокой температуры, создающей очень высокие температуры, и давление требуется, чтобы уговорить два сильно положительные ядра, которые обычно отталкиваются в достаточно близкое пространство, чтобы произошел синтез, высвобождая ядерную энергию в процесс.
В результате этот процесс происходит только внутри звезд, таких как Солнце, в ядрах которых есть естественный термоядерный реактор. Человечество может временно создать условия для ядерного синтеза, например, с помощью водородной бомбы, но поддержание таких высоких температур, необходимых для контролируемой, продолжающейся реакции для использования в качестве источника энергии, еще не возможный.
Однако, как только ядерный синтез начнется, он может продолжаться в самоподдерживающемся режиме. цепная реакция. Это связано с тем, что более мелкие атомы с массой до массы железа в периодической таблице при сплавлении выделяют больше энергии, чем требуется для их соединения (экзотермическая реакция). Таким образом, ядерный синтез - это процесс, при котором большинство звезд выделяют энергию.
Что такое деление ядра?
Деление, которое можно определить как акт расщепления чего-либо на части, - это противоположность слияния.
При делении ядер тяжелое ядро распадается на более легкие. Разрушение происходит, когда нейтрон врезается в тяжелое ядро, создавая очень радиоактивные и нестабильные побочные продукты вместе с большим количеством нейтронов, которые продолжают разрушаться в ядерной цепной реакции.
Энергия, выделяемая при делении ядер, в миллионы раз более эффективна, чем энергия, выделяемая при сжигании эквивалентной массы угля. В отличие от реакций синтеза, реакции деления относительно легко инициировать и контролировать внутри ядерных реакторов, что делает их широко распространенным источником энергии.
Примеры деления и синтеза
- Ядерные реакторы: инженеры обычно используют плутоний или уран, чтобы начать реакция деления, контролируя скорость с помощью воды и стержней из инертного материала, которые поглощают свободные нейтроны. Энергия, выделяющаяся в реакциях деления, нагревает воду, и образующийся пар вращает турбины, вырабатывающие электричество для использования человеком.
- Атомные бомбы: Реакции ядерного деления происходят в атомных бомбах. В отличие от атомной электростанции, реакция не контролируется, что позволяет проводить быструю цепную реакцию, которая приводит к мгновенному высвобождению невероятной энергии. Единственный способ, которым люди на Земле могут создать условия, необходимые для синтеза, нужную температуру с достаточной массой, раздробленной вместе при достаточно высоком давлении, - это инициировать деление с помощью бомбы.
- Радиоактивный распад: Ядерное деление также происходит при радиоактивном распаде, когда элемент спонтанно излучает энергию в виде частиц. Период полураспада радиоактивного распада или время разрушения половины радиоактивных ядер в образце зависит от общей стабильности ядра. Таким образом, радиоактивный материал, встречающийся в природе на Земле, постоянно подвергается реакциям деления.
- Ядро звезд: Реакции ядерного синтеза возникают естественным образом при высокой температуре и давлении внутри звезды. Это основа большей части энергии, которую излучают звезды.
- Холодный синтез: гипотетический способ создания термоядерная реакция при "комнатных температурах", что делает его жизнеспособным источником энергии, созданным человеком, холодный синтез никогда не был успешно разработан.
