Lektion 6 Kärnan – Fission och fusion - bjornjonsson.se

Fysik B bjorn.jonsson@vgy.se
Värmdö Gymnasium www.bjornjonsson.se
Fusion
/BJ
m( U)
236,
046u
219 877 MeV
236
=
=
92
m( Ba)
140,
914u
131261
MeV
141
=
=
56
m( Kr)
91,
926u
85 629 MeV
92
36 = =
m( n)
1,
009u
940 MeV
1
= =
0
och vi får då
Q = E − E = 219877 − ( 131261 + 85629 + 3 ⋅ 940)
≈ 167 MeV
före
efter
Motsatsen till kärnklyvning, fission, är sammanslagning av två (lätta) kärnor, s.k. fusion. Även i
detta fall får man energivinster p.g.a. fusionsproduktens högre bindningsenergi per nukleon. Två
teoretiskt möjliga fusionsförlopp som vi har (eller lätt
skapar) bränsle för på jorden är fusion av olika
väteisotoper, nämligen Väte-2 (D, Deuterium) eller
Väte-3 (T, Tritium):
3
D + D → H + n + 3,
2 MeV
D + T
4
→ H + n + 17,
6 MeV
Problemet med dessa bägge processer är att hålla
dem igång, fusion kräver en temperatur av 10 7 K och
uppåt för att starta, vilket innebär att vätet snudd på
är i plasmaform (elektroner och kärnor separerade).
Materia i denna temperatur smälter alla kärl man försöker förvara den i, så man måste hålla ihop
bränslet med energikrävande magnetfält, vilket gör att man i de försöksreaktorer man byggt gör av
med mera energi för att få igång processen än man får ut från fusionen.
Forskarnas dröm är att få igång s.k. kall fusion, d.v.s. fusion i betydligt lägre temperaturer än det
som ovan nämns. Men trots att Hollywood flera gånger låtit drömmen bli verklighet (Helgonet,
Spindelmannen 2) är det ännu inte realiserat i verkligheten.
Vad händer i solen?
Solen producerar energi genom ett flertal olika processer. Solens yttemperatur är knappt 6000 K,
7
och dess innertemperatur är ungefär 10 °C. Fyra processer är viktiga:
+
p + p → d + e + υ
3
p + d→
He
He 3
3
+ γ
+ He → p + p
e
+ α
(denna process ger mest energi)
+ → 2γ
−
+
e e
(kallas annihilation, antipartiklarna förintar varandra)
Totalt gäller alltså att hela proton-protoncykeln ger
−
2 e + 4p
→ α + 2υ
e
Läxa: Läs mer om fusion i animationen på min hemsida (Fy B>Utdelat)
2 (2)