Jaderné štěpení versus jaderná fúze

Jaderné štěpení i jaderná fúze jsou jaderné jevy, které uvolňují velká množství energie, ale jsou to různé procesy, které přinášejí různé produkty. Zjistěte, jaké jaderné štěpení a jaderná fúze jsou a jak je můžete rozeznat.

Jaderné štěpení se koná, když atom jádro se rozdělí na dvě nebo více menších jader. Tato menší jádra se nazývají štěpné produkty. Obvykle se také uvolňují částice (např. Neutrony, fotony, alfa částice). Tohle je exotermický proces uvolňování kinetické energie štěpných produktů a energie ve formě gama záření. Důvod, proč se uvolňuje energie, je ten, že štěpné produkty jsou stabilnější (méně energetické) než rodičovské jádro. Štěpení může být považováno za formu transmutace prvku, protože změna počtu protonů prvku podstatně mění prvek z jednoho na druhý. Jaderné štěpení se může vyskytovat přirozeně, jako při rozpadu radioaktivní izotopy, nebo to může být nuceno vyskytnout se v reaktoru nebo zbrani.

Příklad jaderného štěpení: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ⁹⁰₃₈Sr + ¹⁴³₅₄Xe + 3¹₀n

Jaderná fůze je proces, ve kterém atomová jádra jsou spojeny dohromady a vytvářejí těžší jádra. Extrémně vysoké teploty (řádově 1,5 x 10⁷° C) mohou jádra donutit k sobě, aby je mohla spojit silná jaderná síla. Když dojde k fúzi, uvolní se velké množství energie. Může se zdát kontraintuitivní, že energie je uvolňována jak při rozdělení atomů, tak při jejich sloučení. Důvodem, proč je energie uvolněna fúzí, je to, že dva atomy mají více energie než jeden atom. Je zapotřebí hodně energie k tomu, aby protony byly dostatečně blízko sebe, aby překonaly odpor mezi nimi, ale v určitém okamžiku silná síla, která je spojuje, překoná elektrický odpor.

Když se jádra sloučí, uvolní se přebytečná energie. Podobně jako štěpení může i jaderná fúze přeměnit jeden prvek na druhý. Například, vodíková jádra se spojí ve hvězdách tvořit element hélium. Fúze se také používá k vzájemnému přinutení atomových jader k vytvoření nejnovějších prvků v periodické tabulce. I když se fúze vyskytuje v přírodě, je to ve hvězdách, ne na Zemi. K fúzi na Zemi dochází pouze v laboratořích a zbraních.

Reakce probíhající na slunci jsou příkladem jaderné fúze:

¹₁H + ²₁H → ³₂On

³₂On + ³₂→ ⁴₂On + 2¹₁H

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁β

Štěpení i fúze uvolňují obrovské množství energie. Ve štěpení se mohou objevit štěpné i fúzní reakce jaderné bomby. Jak tedy rozeznat štěpení a fúze?

• Štěpení štěpí atomová jádra na menší kousky. Výchozí prvky mají vyšší atomové číslo než štěpné produkty. Například uran může štěpit, aby vyprodukoval stroncium a krypton.
• Fúze spojuje atomová jádra dohromady. Vytvořený prvek má více neutronů nebo více protonů než výchozí materiál. Například vodík a vodík se mohou spojit za vzniku helia.
• Štěpení nastává přirozeně na Zemi. Příkladem je spontánní štěpení uran, k čemuž dochází pouze v případě, že je v dostatečném malém objemu (zřídka) přítomen dostatek uranu. Fúze se na druhé straně na Zemi přirozeně nevyskytuje. K fúzi dochází ve hvězdách.