Atomer består af en kerne af protoner og neutroner omgivet af en sky af kredsende elektroner. I kernereaktioner er kernen , der er af betydning. Protoner er positivt ladede partikler , og antallet af protoner i kernen betegner elementet. For eksempel er alle atomer af carbon har seks protoner mens alle atomer af nitrogen har syv protoner i kernen . Ændring af antallet af protoner ændrer elementet. Neutroner neutralt ladede partikler og kan variere mellem atomer af det samme element . Som et eksempel hydrogenatomer hver har en proton , men kan have nul, én eller to neutroner afhængigt af isotop. Kemisk og fysisk alle isotoper af et atom opfører sig på samme måde. Kollektivt, er protoner og neutroner kaldet nukleoner .
Atomic bindingsenergi
massen af et atom er mindre end summen af de enkelte nukleoner i atomets kerne . Denne anomali skyldes den bindende energi, der holder atomet sammen . Husk, at energi og masse er relateret som anført af Einsteins berømte ligning . Således er forskellen i masse mellem atomet og summen af dens nukleoner er det atomare bindingsenergi . Det atomare bindende energi af en alfa partikel , hovedsagelig en helium kerne af to protoner og to neutroner , er mere end en million gange større end den energi mellem kernen og elektronen.
Atomic bindende Energy Curve
atomare bindende energi kan divideres med antallet af nukleoner i kernen for hvert element til at producere en graf. Denne graf viser, at to isotoper af jern, Fe - 56 og Fe -58 , og nikkel isotop Ni -62 har de tæt bundne kerner. Elementer med mindre masse end disse atomer kan give energi fra kernefusion , og tungere grundstoffer kan give energi fra atomkraftværker. Men fission og fusion involverer typisk elementer i den fjerneste ende i hver retning.
Nuklear fission
Tungere elementer kan opdeles i mindre atomer , frigiver en forbløffende mængde energi i processen. Fission af et gram U -238 frigiver mere end en million gange den energi, der frigives ved afbrænding af et gram af naturgas. Desværre U -238 gennemgår spontan fission ved en meget langsom hastighed. Men hvis der er nok materiale opsamles , kendt som den kritiske masse , fission kan fremkaldes ved at målrette kernen med en neutron . Da U- 238 atom splits er yderligere neutroner udgivet som kan opdele yderligere atomer. Andre elementer kan anvendes til lignende reaktioner, såsom Pu -239 . Mens disse reaktioner ofte er identificeret med nukleare reaktorer og ødelæggelserne under Anden Verdenskrig af Hiroshima og Nagasaki , malmforekomster i Afrika tyder på, at i jordens fjern fortid denne kædereaktion blev naturligt forekommende .
Nuklear Fusion
Fusion involverer kombination af lettere elementer til at danne tungere grundstoffer . Det mest oplagte sted for nuklear fusion er i vores egen sol. Inden solen, er brintkerner smeltet sammen til heliumkerner , frigiver en enorm mængde energi , kun en lille del af , som når jorden. Som stjerner udtømme deres brint brændstof , begynder andre fusionsprocesser , såsom fusion af helium i kulstof . Fusion reaktioner er blevet duplikeret på jorden i brintbomber . I modsætning til fission forskning , som producerede kontrollerede reaktioner før bevæbning , har fusionsreaktionerne endnu skal styres på en sådan måde, at energiproduktion. Blandt de udfordringer i forbindelse med fusionsforskning er indeslutning, da de høje temperaturer fusionsreaktionerne fordampe ethvert stof ind i et plasma .
Hoteltilbud