Ero ydinfission ja fuusion välillä

Sisällysluettelo:

Tärkein ero - Ydinfissio vs fuusio
Mikä on ydinfissio
Mikä on ydinfuusio
Ero ydinfission ja fuusion välillä

Tärkein ero - Ydinfissio vs fuusio

Ydinfuusio ja ydinfissio ovat kemiallisia reaktioita, jotka tapahtuvat atomin ytimessä. Nämä reaktiot vapauttavat erittäin suuren määrän energiaa. Molemmissa reaktioissa atomit muuttuvat ja lopputuotteet olisivat täysin erilaisia kuin alkuperäiset reagenssit. Ydinfuusio vapauttaa enemmän energiaa kuin ydinfissio. Vaikka ydinfissioreaktioita ei juurikaan löydy ympäristöstä, ydinfuusio löytyy tähdistä, kuten auringosta. Suurin ero ydinfission ja fuusion välillä on se ydinfissio on atomin jakaminen pienemmiksi hiukkasiksi, kun taas ydinfuusio on pienempien atomien yhdistelmä suuren atomin muodostamiseksi.

Keskeiset alueet

1. Mikä on ydinfissio - Määritelmä, mekanismi, esimerkit 2. Mikä on ydinfuusio - Määritelmä, mekanismi, esimerkit 3. Mikä on ero ydinfission ja fuusion välillä - Keskeisten erojen vertailu

Keskeiset termit: Deuterium, puoliintumisaika, neutronipommitus, ydinfissio, ydinfuusio, ydin, säteily, radioaktiivinen hajoaminen, tritium

Mikä on ydinfissio

Ydinfissio on ytimen jakaminen pienemmiksi hiukkasiksi. Näitä pienempiä hiukkasia kutsutaan palasiksi. Usein ydinfissiotuotteet sisältävät neutroneja ja gammasäteitä. Ydinfissioreaktio voi vapauttaa suuren määrän energiaa. Tämä reaktio voi tapahtua kahdella tavalla, kuten alla.

Neutronipommitus

Tämä on ei-spontaani reaktio, jossa suuri, epävakaa isotooppi pommitetaan nopeilla neutroneilla. Nämä kiihdytetyt neutronit saavat isotoopin halkeamaan. Ensinnäkin neutroni yhdistyy isotoopin ytimen kanssa. Uusi ydin on epävakaampi; siten se saa halkeamisreaktion. Fissio tuottaa enemmän neutroneja, jotka voivat saada muut isotoopit läpikäymään ydinfission. Tämä tekee siitä ketjureaktion. Tätä kutsutaan "ydinketjureaktioksi".

Mekanismi - Binaarinen halkeama

Ydinfissio tapahtuu erityisen mekanismin kautta binaarinen halkeama. Atomin ydin saa pallomaisen muodon, koska ydinvoimat ovat läsnä atomiatomien (neutronien ja protonien) välillä. Kun ydin vangitsee kiihdytetyn neutronin, ytimen pallomainen muoto muuttuu. Tämä muodostaa muodon, jossa on kaksi lohkoa. Tämä lohkon muodostuminen saa aliatomiset hiukkaset erottumaan toisistaan. Jos pommituksen nopeus on riittävä, kaksi lohkoa voivat erottua kokonaan muodostaen kaksi sirpaletta, koska ydinvoimat eivät nyt riitä pitämään lohkoja yhdessä. Täällä vapautuu erittäin suuri määrä energiaa. Tämä energia tulee ytimestä, jossa aliatomipartikkelien väliset vahvat ydinvoimat muunnetaan energiaksi.

Kuva 01: Ytimen binaarisen halkeamisen vaiheet. Tässä kahden fragmentin katsotaan olevan samankokoisia. Mutta yksi tuote on itse asiassa pienempi kuin toinen tuote.

Radioaktiivinen hajoaminen

Tämä on spontaani prosessi. Epävakaat isotoopit hajoavat radioaktiivisesti. Tässä prosessissa isotooppien ytimen aliatomiset hiukkaset muunnetaan eri muotoihin, mikä johtaa eri alkuaineeseen. Tuote on vakaampi ja epävakaat isotoopit hajoavat radioaktiivisesti, kunnes kaikki atomit ovat vakaita.

Tässä prosessissa epävakaat isotoopit menettävät energiaa säteillen. Radioaktiivinen hajoaminen voi johtaa alfa- ja beetahiukkasista koostuvaan säteilyyn. Radioaktiivisen aineen hajoamista mitataan termillä nimeltä "puoliintumisaika". Materiaalin puoliintumisaika on aika, jonka materiaalilla kuluu puolet sen alkuperäisestä massasta.

Kuva 2: Ydinfissioreaktio

Yllä oleva kuva esittää ydinfissioreaktion, joka tapahtuu neutronipommituksen vuoksi. Neutroni osuu uraani-235-isotoopiin ja muodostaa uraani-236-atomin. Se on erittäin epävakaa. Siten se on jaettu Barium-144: ään, Krypton-89: een ja nopeampiin neutroneihin suuren energian määrän kanssa.

Mikä on ydinfuusio

Ydinfuusio on kahden pienemmän atomin yhdistelmä suuren atomin luomiseksi, joka vapauttaa energiaa. Tämä tapahtuu korkeissa lämpötila- ja paineolosuhteissa. Joskus ytimien yhdistelmä johtaa useampaan kuin yhteen suureen atomiin. Laskettaessa reagoivien aineiden ja tuotteiden välillä on massaero. Tämä puuttuva massa muuttuu energiaksi. Massaero johtuu ydinsitomisenergioiden erosta.

Ydinfuusioreaktioita esiintyy yleisimmin auringossa. Auringosta vapautuva energia on seurausta auringon sisällä tapahtuvista ydinfuusioreaktioista. Ydinsidontaenergia on energiaa, joka tarvitaan protonien ja neutronien pitämiseksi yhdessä ytimen sisällä. Koska protonit ovat positiivisesti varautuneita ja hylkivät toisiaan, niiden pitämiseksi yhdessä on oltava vahva vetovoima. Pienissä ytimissä on vähemmän protoneja; näin ollen vastenmielisyyttä tapahtuu vähemmän. Vetovoimat ovat täällä suurempia. Siksi ytimien sitoutuminen vapauttaa ylimääräistä energiaa kahden ytimen välisen suuren vetovoiman vuoksi. Mutta suuremmille ydinyhdistelmille energiaa ei vapaudu. Tämä johtuu siitä, että on enemmän protoneja, jotka aiheuttavat suuren vastenmielisyyden kahden ytimen välillä.

Koska enemmän protoneja esiintyy, jotka aiheuttavat hylkäämisen ytimien välillä, ydinfuusio raskaampien ytimien välillä ei ole eksotermistä. Mutta protonien välisen suuren vetovoiman vuoksi kevyemmät ytimet käyvät läpi ydinfuusioreaktioita, jotka ovat erittäin eksotermisiä.

Kuva 3: Ydinfuusioreaktio auringossa

Aurinko on tähti. Se tuottaa suuren määrän energiaa lämmön ja valon muodossa. Tämä energia tulee fuusioreaktioista, joita tapahtuu auringossa. Fuusioreaktioon kuuluu deuteriumin ja tritiumin ytimien fuusio. Tämän reaktion lopputuotteet ovat helium, neutronit ja paljon energiaa.

Määritelmä

Ydinfissio: Ydinfissio on ytimen jakaminen pienemmiksi hiukkasiksi, mikä vapauttaa suuren määrän energiaa.

Ydinfuusio: Ydinfuusio on kahden pienemmän atomin yhdistelmä suuren atomin vapauttamiseksi.

Luonnollinen esiintyminen

Ydinfissio: Ydinfissioreaktiot eivät ole luonteeltaan yleisiä.

Ydinfuusio: Ydinfuusioreaktiot ovat yleisiä tähdissä, kuten auringossa.

Vaatimukset

Ydinfissio: Ydinfissioreaktiot voivat vaatia nopeita neutroneja.

Ydinfuusio: Ydinfuusioreaktiot edellyttävät korkeita lämpötiloja ja korkeapaineolosuhteita.

Energian tuotanto

Ydinfissio: Ydinfissioreaktiot tuottavat suuren energian.

Ydinfuusio: Kevyiden ytimien ydinfuusioreaktiot tuottavat erittäin suuren energian, kun taas raskaiden ytimien ydinfuusioreaktiot eivät välttämättä vapauta energiaa.

Esimerkkejä

Ydinfissio: Esimerkkejä ydinfissonista ovat uraani-235: n neutronipommitus ja radioaktiivinen hajoaminen epävakaissa isotooppeissa.

Ydinfuusio: Ydinfuusioreaktioita esiintyy yleisimmin fuusiona deuteriumin ja tritiumin välillä.

Johtopäätös

Ydinfissio- ja ydinfuusioreaktiot tapahtuvat, kun atomin ydin muuttuu joko spontaanisti tai ei-spontaanisti. Nämä reaktiot aiheuttavat uusien elementtien luomisen alkuperäisen elementin sijasta. Ero ydinfission ja fuusion välillä on se, että ydinfissio on atomin jakaminen pienemmiksi hiukkasiksi, kun taas ydinfuusio on pienempien atomien yhdistelmä suuren atomin muodostamiseksi.

Viitteet:

1. "Ydinfuusio." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 28. heinäkuuta 2017. Web. Saatavana täältä. 31. heinäkuuta 2017. 2. ”Ydinfissio.” Hyperfysiikan käsitteet. N.p., n.d. Web. Saatavana täältä. 31. heinäkuuta 2017.