Kärnklyvning kontra kärnfusion

Kärnklyvning och kärnfusion är båda kärnkraftsfenomen som frigör stora mängder energi, men det är olika processer som ger olika produkter. Lär dig vad kärnklyvning och kärnfusion är och hur du kan skilja dem från varandra.

Kärnfission äger rum när en atom s kärnan delas upp i två eller flera mindre kärnor. Dessa mindre kärnor kallas fissionprodukter. Partiklar (t.ex. neutroner, fotoner, alfapartiklar) frigörs vanligtvis också. Detta är en exoterm process frisläppande av klyvningsprodukternas kinetiska energi och energi i form av gammastrålning. Anledningen till att energi släpps beror på att klyvningsprodukterna är mer stabila (mindre energiska) än moderkärnan. Klyvning kan betraktas som en form av elementtransmutation eftersom ändring av antalet protoner för ett element väsentligen ändrar elementet från ett till ett annat. Kärnklyvning kan förekomma naturligt, som i förfallet av radioaktiva isotopereller så kan den tvingas inträffa i en reaktor eller vapen.

Exempel på kärnklyvning: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ⁹⁰₃₈Sr + ¹⁴³₅₄Xe + 3¹₀n

Kärnfusion är en process där atomkärnor smälts samman för att bilda tyngre kärnor. Extremt höga temperaturer (i storleksordningen 1,5 x 10)⁷° C) kan tvinga kärnor ihop så att den starka kärnkraften kan binda dem. Stora mängder energi frigörs när fusion inträffar. Det kan verka motsatt att energi frigörs både när atomer delas och när de smälter samman. Anledningen till att energi frigörs från fusion är att de två atomerna har mer energi än en enda atom. Det krävs mycket energi för att tvinga protoner tillräckligt nära varandra för att övervinna avvisningen mellan dem, men vid någon tidpunkt övervinner den starka kraften som binder dem den elektriska avvisningen.

När kärnorna slås samman frigörs överskottsenergin. Som klyvning kan kärnfusion också överföra ett element till ett annat. Till exempel smälter vätekärnor i stjärnor för att bilda elementet helium. Fusion används också för att tvinga samman atomkärnor för att bilda de nyaste elementen på det periodiska systemet. Medan fusion sker i naturen, är det i stjärnor, inte på jorden. Fusion på jorden förekommer bara i labb och vapen.

Reaktionerna som sker i solen ger ett exempel på kärnfusion:

¹₁H + ²₁H → ³₂han

³₂Han + ³₂Han → ⁴₂Han + 2¹₁H

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁β

Både fission och fusion frigör enorma mängder energi. Både fission och fusionsreaktioner kan förekomma i kärnbomber. Så, hur kan du separera fission och fusion?

• Fission bryter atomkärnor i mindre bitar. Utgångselementen har ett högre atomantal än fissionprodukterna. Till exempel kan uran klyva till avkastning strontium och krypton.
• Fusion sammanfogar atomkärnor. Det bildade elementet har fler neutroner eller fler protoner än utgångsmaterialets. Till exempel kan väte och väte smälta samman för att bilda helium.
• Klyvning sker naturligt på jorden. Ett exempel är spontan klyvning av uran, vilket bara händer om tillräckligt med uran finns i en tillräckligt liten volym (sällan). Fusion, å andra sidan, förekommer inte naturligt på jorden. Fusion inträffar i stjärnor.