Magfúzió és Maghasadás?

Nos ennek energetikai okai vannak.

Először is mindkettő előfordulhat bizonyos körülmények között. Akár könnyű magok esetében is.

De vegyük a fúzió legegyszerűbb esetét

Azaz a deutérium-ot és a trícium fúzióját.

A hélium-atomag tömege kisebb mint deutérium és a trícium atommag tömege. Ezt hívják tömeg-defektusnak. A különbség energiában jelenik meg. Azaz megfelelő körülményeket biztosítva( azaz nagy nyomás és nagy hőmérséklet mellett a deutérium és a trícium atommag olyan közel tud kerülni egymáshoz, hogy egyesülnek és keletkezik belőlük energia, egy hélium-atom és egy neutron.

Ha hélium-ot próbálnánk meg maghasadásra kényszeríteni rendkívül gyors neutronra lenne szükségünk, ugyanis nagy a kötési energiája. Ahhoz, hogy maghasadásra tudjunk bírni egy elemet ahhoz ezt kell legyőzni.

Ahogy haladunk a nehezebb elemek felé a periódusos rendszerben elérjük a vast. A vasig bezárólag minden elem alkalmas a fúzióra. A vas után viszont csökken a kötési energia. Végül a periódusos rendszer legutolsó elemei( már a természetesek között)

olyan kicsi lesz, hogy lassú neutronok is képesek lesznek maghasadásra bírni egy elemet. Sőt tovább megyek ennél. Az alacsony egy nukleonra ható -kötési energia miatt- képes lesz több neutront termelni az anyag, mint amit bevittünk.

Természetesen nem csak a kötési energia ennek az oka, ennek atommag-szerkezeti okai is vannak, utóbbi feltétele a láncreakciónak.

Következtetés:

az alacsony tömegszámú elemig a vasig képesek energia-nyereséggel fúziót létrehozni.

A vastól fölfelé, már csak plusz energia hozzáadásával lehet fúziót létrehozni, egyre nagyobb hőmérséklet alkalmazásával.( több milliárd kelvin fok kellene hozzá)

Ha elérjük az uránt, akkor ott már a maghasadás termelhet energiát.

A fúzió egész jól le lett írva, a maghasadáshoz még annyit fűznék hozzá, hogy a hasadás a transzurán elemek körében azért általános, mert az atommagban lévő protonok azonos töltése miatt fellépő taszítóerő már felülkerekedik a nukleonokat összetartó magerőn.

Olyan ez, mint amikor összezárnak egy rakás embert, és adnak nekik egy célt, mondjuk kezdjenek el építeni valamit. Egy ember (proton, hidrogénion) lassan tud haladni. Kettő együtt (hélium) ha összedolgozik (fúzió), akkor már lényegesen gyorsabban dolgozik (kötési energia), mint külön-külön 1-1 ember. Ahogy nő a létszám, úgy tudnak fajlagosan is egyre gyorsabban építkezni. Ez az egy emberre jutó fajlagos munkatempó növekedés működik egészen 26 (vas) fő részvételéig.

Utána már hiába jön még több és több ember, onnantól már sokan kerülgetik egymást, útban vannak egymásnak. Még mindig jobban haladnak, mintha kevesebben lennének, de az egy főre jutó fajlagos munkatempó már elkezd csökkenni. Ez működik (néhány kivételtől eltekintve) egészen 91 főig. 92 fő esetén már annyira útban vannak egymásnak, hogy össze is vesznek, elkezdenek bunyózni, és olykor ki is ütik egymást (maghasadás). Ilyenkor távozik egy-két felesleges ember, egészen addig, míg megint stabil, még elviselhető lesz a létszám (stabil elemek).

Sok helyen sántít a példa, de így talán átláthatóbb, hogy mi történik az atomok magjában.

Sceptic:

Remek! Egyben definiáltad a hülye tömegek kifejezést is. :D

Naaaagy zöld pacsi. :D

A nukleáris kölcsönhatás (ami vonzó) erősebb, mint az elektromos, de rövid hatótávolságú (jellemzően csak a szomszédos nukleonok közt hat. Így a teljes nukleáris kötési energia egyenesen arányos a magban lévő nukleonok számával.

Az elektromos taszító kölcsönhatás gyengébb, viszont a protonok számával négyzetesen nő.

A kis magok esetében tehát az erős, de kis hatótávolságú nukleáris kölcsönhatás dominál. Aztán ahogy nő a mag mérete, egyre inkább a négyzetesen növekvő elektromos taszítás lesz az uralkodó.

A két energia összegének van egy minimuma, a vasnál. Ezért ez a stabil végállapot, a skála másik két végén meg a könnyen bomló vagy egyesülő elemek vannak.