Wie unterscheidet sich eine Kernreaktion von einer thermonuklearen?

Grundsätzlich können die Ausdrücke "Kernreaktion" und "Kernreaktion" unterschiedlich interpretiert werden, aber im Kontext, der uns interessiert, werden diese Begriffe üblicherweise im ersten Fall "Kernspaltungsreaktion" und im zweiten Fall "Synthesereaktion" verstanden Kerne “(Kernfusion).

Stellen Sie sich kurz Atomphysiker vor

Fast die gesamte Materie um uns herum besteht aus den kleinsten Teilchen - Atomen verschiedener Arten. Atome selbst ähneln sich in vielerlei Hinsicht: Im Kern jedes Atoms befindet sich ein Kern (der ~ 99, 9% der Gesamtmasse des Atoms ausmacht und positiv geladen ist ) und negativ „kreisen“ Elektronen in äquivalenten Mengen, die zahlenmäßig von der Art des Atoms abhängen, das wir wählen Insgesamt sind Atome unter normalen Bedingungen nicht elektrisch geladen.

Anders als ein ganzer Kern einer Haselnuss ist der Kern eines Atoms komplizierter: Er enthält zwei Arten von Teilchen - ungeladene Neutronen und positive Protonen. Theoretisch hätte der Kern wegen der positiven Ladung der Protonen durch die Kräfte der Coulomb-Abstoßung sofort "in Stücke gerissen" werden müssen (wie sich Ladungen in der Natur nach Möglichkeit verhalten!) Als viel stärker als die Coulomb-Abstoßung erweisen sich mächtige Kernkräfte, die in Abständen der Größe des Kerns angemessen sind. So existiert ein Atom: Elektronen „flattern“ draußen und Protonen und Neutronen führen eine Art „gegenseitigen Tanz“ innerhalb des Kerns.

Kernreaktion

Die Subtilität liegt in der Tatsache, dass nicht alle theoretisch möglichen Kombinationen von Protonen und Neutronen "in Frieden leben können" - ein Teil von ihnen ist im Grunde unmöglich zu erschaffen, und der andere Teil verhält sich instabil: Mit einiger Wahrscheinlichkeit fällt eine solche "Tanzgemeinschaft" spontan auseinander Fragmente mit Energiefreisetzung sind die Kerne verschiedener radioaktiver Elemente.

Und jetzt für eine Weile "Umschulung" in Astrophysikern

Nach dem Lesen des vorherigen Abschnitts stellt sich eine vernünftige Frage: Woher kommt eine so wilde Vielfalt von gewöhnlichen und radioaktiven Atomen, die wir jetzt um uns herum sehen? Auf einfache Weise gesprochen und eine Reihe von Feinheiten vernachlässigt, gab es nach Ansicht der modernen Wissenschaft nach dem Erscheinen des Universums praktisch keine anderen Atome darin als das einfachste Wasserstoffatom (Protonenkern mit einem Elektron) und Helium.

Unter dem Einfluss der Schwerkraft riesiger Wasserstoffwolken entstanden die ersten Sterne, in denen die Synthesereaktion einsetzte: Wenn Wasserstoffatome zusammengedrückt und wieder erhitzt werden, können einige Protonenkerne die elektrostatische Abstoßung überwinden und so weit konvergieren, dass Atomkräfte sie zwingen, sich zu einem Kern zusammenzuschließen - und das nebenbei Energie wird freigesetzt, wodurch der Stern "scheint und wärmt". Die Kernfusionsreaktion ist für Wasserstoffkerne am energieeffizientesten, jedoch können auch schwerere Kerne "mit einem Quietschen" hineinkommen und massereichere Kerne (Kohlenstoff, Sauerstoff usw.) synthetisieren.

Sobald es jedoch um Eisen geht, endet „ewiges Feiern und Spaß“ sofort: Die Eisensynthese geht nicht mehr mit der Freisetzung von Energie einher - und alle Energiereaktionen im Stern verschwinden, und die Ansammlung von Eisenkernen „tötet“ einen ziemlich massiven Stern - er explodiert wie eine Supernova, die sich zerstreut in den Raum um sich herum seine Substanz (im Vorbeigehen bemerken wir, dass unsere Sonne zur dritten Generation von Sternen gehört, die sich aus der Substanz ergibt, die nach dem "Tod" der ersten beiden übrig bleibt). Zum Zeitpunkt des "Todes" des Sterns werden die Kerne geboren, die schwerer sind als das Eisen. Wenn sie in Kraft und Konzentration ungeheuerlich sind, interagieren die Neutronen- und Protonenflüsse mit dem Rest der Substanz des "sterbenden" Sterns. Hier entstehen auch schwere radioaktive Elemente, die für eine Weile die Energie „in sich speichern“, die später bei ihrem Zerfall freigesetzt wird.

Fassen wir zusammen

  1. Eine Kernreaktion ist also im Allgemeinen die Wechselwirkung eines Kerns mit einem anderen Kern oder Elementarteilchen, wodurch sich die Zusammensetzung und / oder Struktur des Kerns ändern kann.
  2. Die Kernreaktion (Fusionsreaktion) ist eine Art Kernreaktion, bei der leichtere Atomkerne aufgrund der kinetischen Energie ihrer thermischen Bewegung zu schwereren kombiniert werden.
  3. Die Kernzerfallsreaktion (Spaltreaktion) ist eine Art Kernreaktion, bei der sich ein Kern spontan oder unter Einwirkung eines externen Teilchens in zwei oder drei Fragmente (leichtere Kerne / Teilchen) aufspaltet.

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