? Atómy rôznych prvkov sa líšia vo veľkosti a hmotnosti v rozmedzí od malého vodíka s atómovou hmotnosťou od 1 do väčších prvkov , ako je napríklad urán s priemernou atómovú hmotnosťou 238 je možné , a to ako prirodzene a umelo atómy spoja sa . väčších atómov iného prvku v procese zvanom fusion . Rovnako tak je možné rozdeliť atómy ako prirodzene , umelo vyrábať menšie atómy prostredníctvom štiepenia . Pri štiepení a zlúčenia obsahujú jadrové reakcie a nemôže byť dosiahnuté fyzikálnymi alebo chemickými zmenami . Atómová štruktúra
Atómy sa skladajú z jadra protónov a neutrónov obklopené oblakom obiehajúcich elektrónov . V jadrových reakciách je jadro , čo je dôležité . Protóny sú kladne nabité častice , a počet protónov v jadre označuje prvok . Napríklad , všetky atómy uhlíka šesť protónov , zatiaľ čo všetky atómy dusíka sú sedem protónov v jadre . Zmena počtu protónov mení prvok . Neutróny sú neutrálne nabité častice a môže sa pohybovať medzi atómami toho istého prvku . Ako príklad možno uviesť , atómy vodíka , každý má jeden protón , ale môže mať nula , jeden alebo dva neutróny v závislosti na izotopu . Chemicky a fyzikálne všetky izotopy atómu sa správajú podobne . Kolektívne , protóny a neutróny sa označujú ako nukleóny .
Atomic Viazanie energie
hmotnosť atómu je menšia ako súčet jednotlivých nukleónov v atóme je jadro . Táto anomália je dôsledkom väzbovej energie , ktorá drží spolu atóm . Pamätajte si , že energia a hmota sú spojené , ako je uvedené podľa slávnej Einsteinovej rovnice . To znamená , že rozdiel v hmotnosti medzi atómom a súčet jeho nukleónov je atómová väzobné energie . Atómová väzba energia alfa častice , v podstate jadro hélia z dvoch protónov a dvoch neutrónov , je viac než jeden milión – krát väčšia ako energia medzi jadrom a elektrónom .
Atomic väzobné energie krivka
atómová väzbové energie možno rozdeliť podľa počtu nukleónov v jadre pre každý prvok pre výrobu graf . Tento graf ukazuje , že dva izotopy železa , Fe – 56 a Fe – 58 , a nikel izotopu Ni – 62 majú najviac pevne viazané jadra . Prvky s nižšou hmotnosťou , než týchto atómov môže poskytnúť energiu z jadrovej syntézy , a ťažšie prvky môžu priniesť energiu z jadrového štiepenia . Avšak , štiepenie a fúzia typicky zahŕňať prvky na druhom konci v každom smere .
Jadrové štiepenie
Ťažšie prvky môžu rozdeliť do menších atómov , uvoľnenie ohromujúce množstvo energie v tomto procese . Štiepenie jedného gramu U – 238 uvoľňuje viac ako jeden milión – krát energiu uvoľnenú spaľovaním jeden gram zemného plynu . Bohužiaľ , U – 238 podstúpi spontánne štiepenie sa veľmi pomaly . Avšak, ak je dostatok materiálu zhromažďované , známy ako kritické množstvo , štiepenie možno indukovať zameraním na jadro s neutrónu . Vzhľadom k tomu , atóm rozdelí U – 238 , sa dodatočne uvoľňujú neutróny , ktoré možno rozdeliť ďalšie atómy . Ostatné prvky môžu byť použité pre podobné reakcie , ako je napríklad Pu – 239 . Aj keď sa tieto reakcie sú často označené jadrových reaktorov a devastácii v druhej svetovej vojne na Hirošimu a Nagasaki , rudných ložísk v Afrike naznačujú , že v zemskej dávnej minulosti tejto reťazovej reakcie sa deje prirodzene .
Nuclear Fusion
Fusion zahŕňa kombinovanie ľahších prvkov , ktoré tvoria ťažšie prvky . Najviditeľnejšie miesto pre jadrovej fúzie je v našom vlastnom slnku . V rámci slnko , jadrá vodíka sú spojené do jadra hélia , uvoľňuje obrovské množstvo energie , len malá časť z nich dosiahne na zemi . Ako hviezdy vyčerpajú svoje vodíkové palivo , iné procesy fúzie začínajú , ako je fúzia hélia do uhlíka . Fúzny reakcie boli duplikované na zemi vodíkových bômb . Na rozdiel od štiepenie výskumu , ktorý produkoval riadené reakcie pred weaponization , fúzny reakcie ešte byť riadený takým spôsobom , aby umožnil výrobu energie . Medzi problémy , ktoré sa týkajú výskumu jadrovej syntézy je obal reaktora , pretože vysoké teploty fúzny reakcie odparovať akúkoľvek látku do plazmy .