Unterschied zwischen Kernspaltung und Fusion - Unterschied Zwischen

Unterschied zwischen Kernspaltung und Fusion

Hauptunterschied - Kernspaltung vs. Fusion

Kernfusion und Kernspaltung sind chemische Reaktionen, die im Kern eines Atoms stattfinden. Diese Reaktionen setzen sehr viel Energie frei. In beiden Reaktionen ändern sich die Atome und die Endprodukte würden sich völlig von den ursprünglichen Reaktanten unterscheiden. Die Kernfusion setzt eine höhere Energie frei als die Kernspaltung. Obwohl Kernspaltungsreaktionen in der Umwelt nicht so häufig vorkommen, findet man Kernfusion in Sternen wie der Sonne. Der Hauptunterschied zwischen Kernspaltung und Fusion ist das Kernspaltung ist die Teilung eines Atoms in kleinere Teilchen, während Kernfusion die Kombination von kleineren Atomen ist, um ein großes Atom zu bilden.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Kernspaltung?
      - Definition, Mechanismus, Beispiele
2. Was ist Kernfusion?
      - Definition, Mechanismus, Beispiele
3. Was ist der Unterschied zwischen Kernspaltung und Fusion?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Deuterium, Halbwertszeit, Neutronenbeschuss, Kernspaltung, Kernfusion, Kern, Strahlung, radioaktiver Zerfall, Tritium


Was ist Kernspaltung?

Kernspaltung ist die Aufspaltung eines Kerns in kleinere Teilchen. Diese kleineren Teilchen werden Fragmente genannt. Zu den Produkten der Kernspaltung zählen häufig Neutronen und Gammastrahlen. Bei einer Kernspaltungsreaktion kann viel Energie freigesetzt werden. Diese Reaktion kann auf zwei Arten wie unten auftreten.

Neutronenbeschuss

Dies ist eine nicht spontane Reaktion, bei der ein großes instabiles Isotop mit Hochgeschwindigkeits-Neutronen beschossen wird. Diese beschleunigten Neutronen führen zur Spaltung des Isotops. Zunächst verbindet sich das Neutron mit dem Kern des Isotops. Der neue Kern ist instabiler; somit unterliegt es einer Spaltungsreaktion. Die Spaltung produziert mehr Neutronen, die andere Isotope zur Kernspaltung veranlassen können. Das macht es zu einer Kettenreaktion. Dies wird als "nukleare Kettenreaktion" bezeichnet.

Mechanismus - Zellteilung

Die Kernspaltung erfolgt durch einen speziellen Mechanismus Zellteilung. Der Kern eines Atoms erhält eine Kugelform aufgrund der Anwesenheit von Kernkräften zwischen subatomaren Partikeln (Neutronen und Protonen). Wenn der Kern das beschleunigte Neutron einfängt, wird die Kugelform des Kerns verformt. Dies führt zur Bildung einer Form mit zwei Lappen. Diese Keulenbildung bewirkt, dass sich die subatomaren Teilchen voneinander trennen. Wenn die Geschwindigkeit des Bombardements ausreichend ist, können sich die beiden Lappen vollständig trennen und zwei Fragmente bilden, da die nuklearen Kräfte nicht mehr ausreichen, um die Lappen zusammenzuhalten. Hier wird sehr viel Energie freigesetzt. Diese Energie kommt aus dem Kern, wo die starken Kernkräfte zwischen subatomaren Teilchen in Energie umgewandelt werden.


Abbildung 01: Die Stadien der binären Kernspaltung. Hier werden die beiden Fragmente als gleich groß betrachtet. Ein Produkt ist jedoch tatsächlich kleiner als das andere Produkt.

Radioaktiver Zerfall

Dies ist ein spontaner Prozess. Instabile Isotope unterliegen einem radioaktiven Zerfall. In diesem Prozess werden subatomare Teilchen des Kerns von Isotopen in verschiedene Formen umgewandelt, was zu einem anderen Element führt. Das Produkt ist stabiler und die instabilen Isotope unterliegen einem radioaktiven Zerfall, bis alle Atome stabil werden.

In diesem Prozess verlieren instabile Isotope Energie, indem sie Strahlung emittieren. Radioaktiver Zerfall kann zu Strahlung führen, die aus Alphateilchen und Betateilchen besteht. Der Zerfall von radioaktivem Material wird unter dem Begriff "Halbwertzeit" gemessen. Die Halbwertszeit eines Materials ist die Zeit, die dieses Material benötigt, um die Hälfte seiner ursprünglichen Masse zu erreichen.


Abbildung 2: Eine Kernspaltungsreaktion

Das obige Bild zeigt eine Kernspaltungsreaktion, die durch Neutronenbeschuss auftritt. Das Neutron trifft auf das Uran-235-Isotop und bildet ein Uran-236-Atom. Es ist sehr instabil. Daher ist es in Barium-144, Krypton-89 und mehr beschleunigte Neutronen zusammen mit einer hohen Energiemenge aufgeteilt.

Was ist Kernfusion?

Kernfusion ist die Kombination von zwei kleineren Atomen, um ein großes Atom zu erzeugen, das Energie freisetzt. Dies geschieht unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen. Manchmal führt die Kombination von Kernen zu mehr als einem großen Atom. Bei der Berechnung besteht ein Massenunterschied zwischen Reaktanten und Produkten. Diese fehlende Masse wird in Energie umgewandelt. Die Massendifferenz entsteht aufgrund der unterschiedlichen nuklearen Bindungsenergien.

Kernfusionsreaktionen werden am häufigsten in der Sonne gefunden. Die von der Sonne freigesetzte Energie ist das Ergebnis von Kernfusionsreaktionen, die in der Sonne stattfinden. Die nukleare Bindungsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um Protonen und Neutronen im Kern zusammenzuhalten. Da Protonen positiv geladen sind und sich abstoßen, sollte es eine starke Anziehungskraft geben, um sie zusammenzuhalten. Wenn es um winzige Kerne geht, sind weniger Protonen vorhanden; daher tritt weniger Abstoßung auf. Die Anziehungskräfte sind hier höher. Daher wird die Bindung der Kerne aufgrund der hohen Anziehungskraft zwischen zwei Kernen zusätzliche Energie freisetzen. Bei größeren Kernen wird jedoch keine Energie freigesetzt. Dies liegt daran, dass es mehr Protonen gibt, die eine starke Abstoßung zwischen zwei Kernen verursachen.

Aufgrund der Anwesenheit von mehr Protonen, die eine Abstoßung zwischen den Kernen verursachen, ist die Kernfusion zwischen schwereren Kernen nicht exotherm. Aufgrund der hohen Anziehungskräfte zwischen Protonen durchlaufen leichtere Kerne Kernfusionsreaktionen, die stark exotherm sind.


Abbildung 3: Kernfusionsreaktion in der Sonne

Sonne ist ein Stern. Es produziert viel Energie in Form von Wärme und Licht. Diese Energie stammt von den Fusionsreaktionen in der Sonne. Die Fusionsreaktion beinhaltet die Fusion von Kernen von Deuterium und Tritium. Die Endprodukte dieser Reaktion sind Helium, Neutronen und viel Energie.

Unterschied zwischen Kernspaltung und Fusion

Definition

Kernspaltung: Kernspaltung ist die Aufspaltung eines Kerns in kleinere Teilchen, wodurch viel Energie freigesetzt wird.

Kernfusion: Kernfusion ist die Kombination von zwei kleineren Atomen, um ein großes Atom zu erzeugen, das Energie freisetzt.

Natürliches Vorkommen

Kernspaltung: Kernspaltungsreaktionen sind in der Natur nicht üblich.

Kernfusion: Kernfusionsreaktionen sind in Sternen wie der Sonne üblich.

Bedarf

Kernspaltung: Kernspaltungsreaktionen erfordern möglicherweise Hochgeschwindigkeitsneutronen.

Kernfusion: Kernfusionsreaktionen erfordern hohe Temperatur- und Hochdruckbedingungen.

Energie Produktion

Kernspaltung: Kernspaltungsreaktionen erzeugen eine hohe Energie.

Kernfusion: Kernfusionsreaktionen leichter Kerne erzeugen eine sehr hohe Energie, während Kernfusionsreaktionen schwerer Kerne möglicherweise keine Energie freisetzen.

Beispiele

Kernspaltung: Neutronenbeschuss von Uran-235 und radioaktiver Zerfall in instabilen Isotopen sind Beispiele für Kernspaltungen.

Kernfusion: Kernfusionsreaktionen werden am häufigsten als Fusion zwischen Deuterium und Tritium gefunden.

Fazit

Kernspaltung und Kernfusionsreaktionen treten auf, wenn sich der Kern eines Atoms spontan oder nicht spontan verändert. Diese Reaktionen verursachen die Erzeugung neuer Elemente anstelle des ursprünglichen Elements. Der Unterschied zwischen Kernspaltung und Fusion besteht darin, dass die Kernspaltung die Unterteilung eines Atoms in kleinere Teilchen ist, während die Kernfusion die Kombination kleinerer Atome ist, um ein großes Atom zu bilden.

Verweise:

1. "Kernfusion". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 28. Juli 2017. Web.