Tuuma lõhustumine versus tuumasüntees

Tuuma lõhustumine ja tuumasüntees on mõlemad tuumaenergia nähtused, mis eraldavad suures koguses energia, kuid need on erinevad protsessid, mis annavad erinevaid tooteid. Siit saate teada, mis on tuuma lõhustumine ja termotuumasüntees ning kuidas saate neid teineteisest eristada.

Tuuma lõhustumine toimub siis, kui aatomi omad tuum jaguneb kaheks või enamaks väiksemaks tuumaks. Neid väiksemaid tuumasid nimetatakse lõhustumisproduktideks. Tavaliselt eralduvad ka osakesed (nt neutronid, footonid, alfaosakesed). See on eksotermiline protsess lõhustumisproduktide kineetilise energia ja gammakiirguse vormis energia vabastamine. Energia vabaneb põhjusel, et lõhustumisproduktid on stabiilsemad (vähem energeetilised) kui põhituum. Lõhustumist võib pidada elemendi transmutatsiooni vormiks, kuna elemendi prootonite arvu muutmine muudab elemendi põhimõtteliselt teise. Tuuma lõhustumine võib toimuda looduslikult, nagu ka lagunemise ajal radioaktiivsed isotoobid, või võib selle sundida esinema reaktoris või relvas.

Tuuma lõhustumise näide: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ⁹⁰₃₈Sr + ¹⁴³₅₄Xe + 3¹₀n

Tuumasüntees on protsess, milles aatomituumad on kokku sulatatud, moodustades raskemad tuumad. Äärmiselt kõrge temperatuur (suurusjärgus 1,5 x 10 ° C)⁷° C) suudab tuumasid sundida, nii et tugev tuumajõud suudab neid siduda. Termotuumasünteesi käigus vabaneb suur kogus energiat. Võib tunduda, et energia vabaneb nii aatomite lõhestamisel kui ka ühinemisel. Energia ühinemisest vabaneb see, et kahel aatomil on rohkem energiat kui ühel aatomil. Prootonite sundimiseks piisavalt lähedale on vaja palju energiat, et nendevahelisest tõrkest üle saada, kuid mingil hetkel ületab neid tugev jõud, mis neid seob, elektrilise tõrke.

Tuumade liitmisel vabaneb liigne energia. Sarnaselt lõhustumisega võib ka tuumasüntees muuta ühe elemendi teiseks. Näiteks elemendi moodustamiseks sulanduvad vesiniku tuumad tähtedes heelium. Fusiooni kasutatakse ka aatomituumade kokku surumiseks, et moodustada perioodilise tabeli uusimad elemendid. Kui termotuumasüntees toimub looduses, toimub see tähtedes, mitte Maa peal. Termotuumasüntees Maal toimub ainult laborites ja relvades.

Päikeses toimuvad reaktsioonid on näide tuumasünteesist:

¹₁H + ²₁H → ³₂Tema

³₂Ta + ³₂Ta → ⁴₂Ta + 2¹₁H

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁β

Nii lõhustumine kui ka termotuumasüntees vabastavad tohutul hulgal energiat. Nii lõhustumis- kui ka sulandumisreaktsioonid võivad toimuda tuumapommid. Niisiis, kuidas saate lõhustumist ja termotuumasünteesi lahutada?

• Fissioon purustab aatomituumad väiksemateks tükkideks. Lähteelementide aatomiarv on suurem kui lõhustumisproduktide aatomite arv. Näiteks võib uraan lõhustuda saagiseks strontsium ja krüptoon.
• Fusioon liitub aatomituumadega. Moodustatud elemendil on rohkem neutroneid või rohkem prootoneid kui algmaterjalil. Näiteks vesinik ja vesinik võivad sulanduda, moodustades heeliumi.
• Lõhustumine toimub looduslikult Maal. Näiteks võib tuua spontaanset lõhustumist uraan, mis juhtub ainult siis, kui piisavalt väikeses koguses on uraani (harva). Tuumasüntees seevastu Maa peal looduslikult ei toimu. Fusioon toimub tähtedes.