Atomit eri elementtejä vaihtelevat koon ja massan vaihtelevat pienistä vedynatomimassa 1 suurempiin elementtejä, kuten uraaninkeskimääräinen atomimassa 238 . On mahdollista luonnollisesti ja sen sulake atomit yhdessä muodostaen suurempia atomieneri osa prosessia kutsutaan fuusio. Samoin on mahdollista jakaa atomia luonnollisesti ja tuottaa pienempiä atomien kautta fission . Sekä fissio ja fuusio liittyy ydinreaktioita eikä niitä voida saavuttaa fyysisiä tai kemiallisia muutoksia . Atomin rakenne
atomit koostuvatytimen protonien ja neutronien ympäröipilvi kiertävät elektronit . Ydinreaktioissa se on ydin , joka on tärkeää. Protonit ovat positiivisesti varautuneita hiukkasia , ja protonien lukumäärä tumassa tarkoittaaelementti . Esimerkiksi kaikki hiiliatomia on kuusi protonia , kun taas kaikki atomit typpi on seitsemän protonia tumassa . Muuttaminenprotonien lukumäärä muuttuuelementin . Neutronit neutraalisti varattuja hiukkasia ja se voi vaihdella välillä atomien saman alkuaineen . Kutenesimerkiksi vety -atomien määrä on yksi protoni , mutta se voi olla nolla , yksi tai kaksi neutronia riippuen isotooppi . Kemiallisesti ja fysikaalisesti kaikkiisotoopitatomin käyttäytyvät samalla tavalla . Kollektiivisesti , protonit ja neutronit kutsutaan nucleons .
Atomic Binding Energy
atomin massasta on pienempi kuin summa yksittäisten nukleoneista sisällä atomin ytimen . Tämä epäkohta johtuusitovat energiaa , joka pitääatomin yhdessä . Muista, että energia ja massa liittyvät kuten Einsteinin kuuluisa yhtälö . NiinpäMassaeron välilläatomin jasumma nukleoneista onatomi sidosenergiaa . Atomi sitova energiaalfa- hiukkanen , lähinnäheliumydin kaksi protonia ja kaksi neutronia , on yli miljoona kertaa suurempi kuin energian välillä tumaan jaelektroni .
Atomic sitova energia käyrä
atomi sitovia energia voidaan jakaa useissa nukleoneista tumaan kunkin elementin kuvaajan . Tämä kuvaaja osoittaa, että kaksi isotooppien rautaa , Fe – 56 ja Fe – 58 , janikkelin isotooppia Ni – 62 onkaikkein tiukasti sidoksissa ytimeksi. Elementit pienemmällä massalla kuin nämä atomit voivat tuottaa energiaa ydinfuusion , ja raskaampia aineita voi tuottaa energiaa ydinfission . Kuitenkin fissio ja fuusio tyypillisesti elementtejä perällä kumpaankin suuntaan .
Ydinfissio
raskaampia aineita voi jakaa pienempiin atomien vapauttaenällistyttävä määrä energiaa prosessissa . Fissio yksi gramma U – 238 vapautuu yli miljoona kertaavapautuvaa energiaa polttamalla yksi gramma maakaasun . Valitettavasti , U – 238 läpikäy spontaani fissio hyvin hitaasti . Kuitenkin, jos tarpeeksi materiaalia kerätään , tunnettukriittinen massa , fissio voidaan saada aikaan kohdistamallatuma , jossa on neutroni . KoskaU – 238 atomi halkeaa , lisäksi neutroneja vapautuu joka voi jakaa ylimääräisiä atomeja . Muita elementtejä voidaan käyttää samanlaisia reaktioita , kuten Pu- 239 . Vaikka nämä reaktiot ovat usein samaistetaan ydinreaktoria jatuho toisen maailmansodan Hiroshiman ja Nagasakin malmiesiintymien Afrikassa viittaavat siihen, että maapallon kaukaisessa menneisyydessä tämä ketjureaktio on luonnossa esiintyviä .
Nuclear Fusion
Fusion liittyyyhdistäminen kevyempiä elementtejä muodostaen raskaampia aineita . Ilmeisin paikka ydinfuusion on omissa auringossa . Sisälläaurinko, vety-ytimet ovat fuusioituneet yhteen heliumydinten vapauttaenvaltava määrä energiaa , vain pieni osa , joka ulottuu maan. Kuten tähteä kata niiden vetypolttoaine , muut fuusiossa alkaa , kuten fuusio helium hiileksi . Fuusioreaktioita on kahdennettu maan päällä vetypommien . Toisin kuin Fissiotutkimuksen , joka on tuotettu kontrolloi reaktiot ennen weaponization , fuusioreaktioita on vielä ohjata siten , että se mahdollistaa energian tuotantoon . Niistäliittyvät haasteet fuusiotutkimus on suojarakennuksen , koskakorkeat lämpötilat fuusioreaktioita höyrystää tahansa aineplasma .