Fission

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Disambig bordered fade.svg For alternative betydninger, se Fission (flertydig). (Se også artikler, som begynder med Fission)
Induceret kernefission: En langsom neutron absorberes af en U-235-kerne, som via compoundkernen U-236 spaltes i to lettere kerner og tre frie neutroner.

Fission betegner i fysikken spaltning af tunge atomkerner i lettere atomkerner og neutroner. Spontan fission forekommer i naturen i meget tunge og ustabile kerner, men med ringe sandsynlighed. Induceret fission anvendes i kernekraftværker, hvor en fissionsreaktion igangsættes ved at beskyde urankerner med neutroner. Den omvendte proces, hvor to lette atomkerner forenes til en tungere, kaldes fusion.

Teoretisk baggrund[redigér | redigér wikikode]

Nukleonerne i en atomkerne er bundet sammen af den stærke kernekraft, og det kræver derfor stor energi at skille nukleonerne fra hinanden. Den energi, der kan splitte kernen i dens bestanddele, kaldes bindingsenergien. Ved den omvendte proces, hvor de enkelte partikler sammensættes til den pågældende kerne, frigøres energi svarende til kernens bindingsenergi. Ifølge Einsteins princip om masse-energi-ækvivalens betyder det at kernen har mindre masse end summen af sine bestanddele.

Kernens stabilitet afhænger af bindingenergien per nukleon. Bindingsenergien per nukleon vokser i lette kerner med kernens nukleontal (fra brint til natrium), er nærmest konstant i mellemstore kerner (fra magnesium til xenon) og aftager med kernens nukleontal i tungere grundstoffer, efterhånden som protonernes gensidige elektrostatiske frastødning overstiger den stærke kernekraft. Størst bindingsenergi per nukleon har altså mellemstore kerner som f.eks. Fe-56. Ved at splitte større kerner med lav bindingsenergi per nukleon til mellemstore kerner med høj bindingsenergi per nukleon, kan man altså vinde energi svarende til forskellen i bindingsenergi på den større kerne og de mindre datterkerner. Herved konverterer man en del af den store kernes masse til energi i form af varme og gammastråling.

Praktiske anvendelser[redigér | redigér wikikode]

Fission udnyttes til civile såvel som militære formål. I kernekraftværker nyttiggøres den termiske energi som frisættes ved fissionsprocesserne til produktion af elektrisk energi. I kernevåben udnyttes den kendsgerning at energiudviklingen ved fissionsprocesser er langt større end ved kemiske reaktioner målt i forhold til brændslets masse. I begge tilfælde bygger man på at de neutroner som frigives ved fission af en kerne er i stand til at inducere fission af nye kerner, hvorved den primære forudsætning for en nuklear kædereaktion er opfyldt.

I kernekraftværker søger man at kontrollere kædereaktionen ved at placere stænger af et neutronabsorberende materiale (f.eks. cadmium) i brændslet. Ved at trække stængerne ud eller skubbe dem ind kan man hhv. accelerere eller bremse kædereaktionen.

I kernevåben tilstræber man at kerneprocesserne forløber så hurtigt som muligt. Kædereaktionen løber løbsk når brændslets masse overstiger en vis kritisk værdi, eller når brændslets tæthed bliver tilpas stor. Ved detonation af en kernebombe må man derfor enten sammenføje underkritiske klumper af brændsel eller øge tætheden af en underkritisk klump brændsel.

Se også[redigér | redigér wikikode]

Fysik Stub
Denne artikel om fysik er kun påbegyndt. Hvis du ved mere om emnet, kan du hjælpe Wikipedia ved at udvide den.