Jadrové štiepenie a jadrová fúzia sú jadrové javy, ktoré uvoľňujú veľké množstvá energie, ale sú to rôzne procesy, ktoré poskytujú rôzne produkty. Dozviete sa, čo jadrové štiepenie a jadrová fúzia sú a ako ich môžete rozoznať.
Jadrové štiepenie
Jadrové štiepenie sa koná, keď atómu jadro sa rozdelí na dve alebo viac menších jadier. Tieto menšie jadrá sa nazývajú štiepne produkty. Častice (napr. Neutróny, fotóny, alfa častice) sa obvykle tiež uvoľňujú. Toto je exotermický proces uvoľňovanie kinetickej energie štiepnych produktov a energie vo forme gama žiarenia. Dôvodom, prečo sa uvoľňuje energia, je to, že produkty štiepenia sú stabilnejšie (menej energetické) ako rodičovské jadro. Štiepenie sa môže považovať za formu transmutácie prvku, pretože zmena počtu protónov prvku v podstate mení prvok z jedného na druhý. Jadrové štiepenie sa môže vyskytovať prirodzene, rovnako ako v období rozkladu rádioaktívne izotopyalebo môže byť nútený vyskytnúť sa v reaktore alebo v zbrani.
Príklad jadrového štiepenia: 23592U + 10n → 9038Sr + 14354Xe + 310n
Jadrová fúzia
Jadrová fúzia je proces, v ktorom atómové jadrá sú spojené dohromady, aby vytvorili ťažšie jadrá. Mimoriadne vysoké teploty (rádovo 1,5 x 107° C) môžu nútiť jadrá dokopy, aby ich mohla spojiť silná jadrová sila. Keď dôjde k fúzii, uvoľní sa veľké množstvo energie. Môže sa zdať kontraintuitívne, že energia sa uvoľňuje pri rozdelení atómov aj pri ich zlúčení. Dôvodom, prečo sa energia uvoľňuje fúziou, je to, že dva atómy majú viac energie ako jeden atóm. Je potrebné veľa energie na to, aby sily protónov boli dostatočne blízko na prekonanie odporu medzi nimi, ale v určitom okamihu silná sila, ktorá ich spája, prekonáva elektrické odpory.
Keď sa jadrá zlúčia, uvoľní sa prebytočná energia. Podobne ako štiepenie, aj jadrová fúzia môže premeniť jeden prvok na druhý. Napríklad vodíkové jadrá fúzujú v hviezdach, aby vytvorili prvok hélium. Fúzia sa tiež používa na vzájomné nútenie atómových jadier, aby vytvorili najnovšie prvky v periodickej tabuľke. Kým k fúzii dochádza v prírode, je to v hviezdach, nie na Zemi. K fúzii na Zemi dochádza iba v laboratóriách a zbraniach.
Príklady jadrovej fúzie
Reakcie, ktoré prebiehajú na slnku, poskytujú príklad jadrovej fúzie:
11H + 21H → 32on
32+ 32→ 42+ 211H
11H + 11H → 21H + 0+1β
Rozlišovanie medzi štiepením a fúziou
Štiepenie aj fúzia uvoľňujú obrovské množstvo energie. V roku 2006 sa môžu vyskytnúť štiepne aj fúzne reakcie jadrové bomby. Ako teda rozoznať štiepenie a fúziu?
- Štiepenie rozdeľuje atómové jadrá na menšie kúsky. Východiskové prvky majú vyššie atómové číslo ako štiepne produkty. Napríklad sa môže štiepiť urán stroncium a kryptón.
- Fúzia spája atómové jadrá dohromady. Vytvorený prvok má viac neutrónov alebo viac protónov ako východiskový materiál. Napríklad vodík a vodík môžu fúzovať za vzniku hélia.
- Štiepenie sa prirodzene vyskytuje na Zemi. Príkladom je spontánne štiepenie urán, čo sa stane, iba ak je v malom množstve (zriedkavo) dostatok uránu. Fúzia sa na druhej strane na Zemi prirodzene nevyskytuje. K fúzii dochádza v hviezdach.