Kernsplijting versus kernfusie

Verschillende processen die verschillende producten opleveren

Mark Garlick / Getty Images

Kernsplijting en kernfusie zijn beide kernverschijnselen waarbij grote hoeveelheden vrijkomen energie , maar het zijn verschillende processen die verschillende producten opleveren. Leer wat kernsplijting en kernfusie zijn en hoe je ze van elkaar kunt onderscheiden.

Kernsplijting

kernsplijting vindt plaats wanneer een atoom kern splitst in twee of meer kleinere kernen. Deze kleinere kernen worden splijtingsproducten genoemd. Deeltjes (bijvoorbeeld neutronen, fotonen, alfadeeltjes) komen meestal ook vrij. Dit is een exotherm proces het vrijgeven van de kinetische energie van de splijtingsproducten en energie in de vorm van gammastraling. De reden dat er energie vrijkomt, is omdat de splijtingsproducten stabieler (minder energetisch) zijn dan de moederkern. Splijting kan worden beschouwd als een vorm van elementtransmutatie, aangezien het veranderen van het aantal protonen van een element in wezen het element van het ene in het andere verandert. Kernsplijting kan van nature voorkomen, zoals bij het verval van radioactieve isotopen , of het kan worden gedwongen om in een reactor of wapen te gebeuren.

Voorbeeld kernsplijting :²³⁵₉₂In +¹₀n →⁹⁰₃₈Sr +¹⁴³₅₄Voertuig + 3¹₀n

Kernfusie

Kernfusie is een proces waarin atoomkernen worden samengesmolten tot zwaardere kernen. Extreem hoge temperaturen (in de orde van 1,5 x 10⁷°C) kernen samen kunnen dwingen, zodat de sterke kernkracht ze kan binden. Bij fusie komen grote hoeveelheden energie vrij. Het lijkt misschien contra-intuïtief dat energie vrijkomt, zowel wanneer atomen zich splitsen als wanneer ze samensmelten. De reden dat er energie vrijkomt bij fusie is dat de twee atomen meer energie hebben dan een enkel atoom. Er is veel energie nodig om protonen dicht genoeg bij elkaar te dwingen om de afstoting ertussen te overwinnen, maar op een gegeven moment overwint de sterke kracht die ze bindt de elektrische afstoting.

Wanneer de kernen worden samengevoegd, komt de overtollige energie vrij. Net als splijting kan kernfusie ook het ene element in het andere transmuteren. Waterstofkernen smelten bijvoorbeeld samen in sterren om het element te vormen helium . Fusie wordt ook gebruikt om atoomkernen samen te dwingen om de nieuwste elementen op het periodiek systeem te vormen. Hoewel fusie in de natuur voorkomt, is het in sterren, niet op aarde. Fusie op aarde komt alleen voor in laboratoria en wapens.

Voorbeelden van kernfusie

De reacties die plaatsvinden in de zon geven een voorbeeld van kernfusie:

¹₁H +^twee₁H →³_tweeHij

³_tweehij +³_tweehij →⁴_tweehij + 2¹₁H

¹₁H +¹₁H →^twee₁H +⁰₊₁b

Onderscheid maken tussen splijting en fusie

Zowel bij kernsplijting als bij kernfusie komen enorme hoeveelheden energie vrij. Zowel splijtings- als fusiereacties kunnen optreden in atoombommen . Dus, hoe kun je splijting en fusie van elkaar onderscheiden?

• Fission breekt atoomkernen in kleinere stukjes. De uitgangselementen hebben een hoger atoomnummer dan dat van de splijtingsproducten. Uranium kan bijvoorbeeld splijten om op te leveren strontium en krypton .
• Fusie verbindt atoomkernen met elkaar. Het gevormde element heeft meer neutronen of meer protonen dan dat van het uitgangsmateriaal. Waterstof en waterstof kunnen bijvoorbeeld samensmelten tot helium.
• Splijting komt van nature voor op aarde. Een voorbeeld is de spontane splijting van uranium , wat alleen gebeurt als er voldoende uranium aanwezig is in een voldoende klein volume (zelden). Fusie daarentegen komt van nature niet voor op aarde. Fusie vindt plaats in sterren.