Fuziunea nucleara

Fuziune nucleară

Eleva Diaconu Geanina Bianca clasa a12 a D

Fuziunea nucleara

Fuziunea nucleară este procesul prin care două nuclee atomice reacționează pentru a forma un nou nucleu, mai greu (cu masă mai ridicată) decât nucleele inițiale. Ca urmare a fuziunii se produc și alte particule subatomice, ca de exemplu neutroni sau particule alfa (nuclee de heliu) sau beta (electroni sau pozitroni).

Din cauză că nucleele participante în fuziune sunt încărcate electric, reacția de fuziune nucleară poate avea loc numai atunci când cele două nuclee au energie cinetică suficientă pentru a învinge potențialul electric (forțele de respingere electrică) și prin urmare se apropie suficient pentru ca forțele nucleare (care au rază de acțiune limitată) să poată rearanja nucleonii. Această condiție presupune temperaturi extrem de ridicate dacă reacția are loc într-o plasmă, sau accelerarea nucleelor în acceleratoare de particule.

Din cauză că nucleele participante în fuziune sunt încărcate electric, reacția de fuziune nucleară poate avea loc numai atunci când cele două nuclee au energie cinetică suficientă pentru a învinge potențialul electric (forțele de respingere electrică) și prin urmare se apropie suficient pentru ca forțele nucleare (care au rază de acțiune limitată) să poată rearanja nucleonii. Această condiție presupune temperaturi extrem de ridicate dacă reacția are loc într-o plasmă, sau accelerarea nucleelor în acceleratoare de particule.

Fuziune / Fisiune

Energia nucleară poate fi exploatată prin intermediul a două tipuri de reacții: fisiunea și fuziunea. Fisiunea constă în “spargerea” nucleului unui atom greu (uzual uraniu, plutoniu și thoriu) în elemente cu masă mai mică, prin bombardarea acestuia cu neutroni. Fuziunea reprezintă procesul opus, de unire a nucleelor a doi atomi ușori (de obicei, izotopi ai hidrogenului sau heliului).

Ambele tipuri de reacție sunt exotermice (generează căldură), iar căldura generată poate fi utilizată pentru încălzirea unui lichid (uzual apă) care antrenează o turbină și generează astfel curent electric.

În stele cum este Soarele, masa de hidrogen este atât de mare, încât propria ei gravitaţie menţine hidrogenul şi heliul în centru, unde temperaturile ajung la milioane de grade. Elementele există aici într-o stare de agregare denumită plasmă, un fel de gaz în care atomilor le-au fost „smulşi” electronii, sub influenţa temperaturilor foarte mari, rezultând particule ionizate, încărcate electric. (Un exemplu de plasmă este flacăra). În stele, plasma este confinată (menţinută într-un spaţiu limitat) datorită forţei gravitaţionale. În asemenea condiţii, nucleele de hidrogen fuzionează, rezultând heliu, proces care produce energie, manifestată sub formă de lumină şi căldură.

Cercetarea în domeniul reactoarelor de fuziune

În acest moment, cercetarea se concentrează în principal pe două soluții constructive: fuziunea inerțială și fuziunea în câmp magnetic. Fuziunea inerțială presupune bombardarea uniformă a unei cantități de combustibil de mici dimensiuni (câțiva milimetri diametru) cu lasere de putere mare, încălzirea bruscă și uniformă ducând la implozia sferei de combustibil și eliberarea de energie.

Fuziunea în câmp magnetic presupune încălzirea unei cantități mai mari de combustibil și menținerea plasmei astfel obținute într-un perimetru izolat. Spre deosebire de fuziunea inerțială, care se efectuează în pulsuri, la fuziunea în câmp magnetic plasma trebuie menținută la temperaturi de sute de milioane de grade pentru mai mult timp (ideal nelimitat).

Exemplu de reactor ce utilizează fuziunea inerțială

Armele nucleare pot folosi fie fuziunea nucleara, fie fisiunea nucleara. Bombele atomice utilizeaza fisiunea nucleara a atomilor de plutoniu sau uraniu pentru a-si produce explozia. Bombele cu hidrogen, care sunt mai puternice, isi produc energia prin fuzionarea hidrogenului in heliu. Reactiile de fuziune si fisiune nucleara joaca un rol important in producerea energiei solare si nucleare. Acestea alimenteaza si cele mai periculoase arme pe care le cunoastem.

Bibliografie

https://mindcraftstories.ro/stiinta/fuziunea-nucleara/https://destepti.ro/fisiunea-si-fuziunea-nucleara https://ro.wikipedia.org/wiki/Fuziune_nuclear%C4%83