atomi sono costituiti da un nucleo di protoni e neutroni circondati da una nuvola di elettroni orbitanti . Nelle reazioni nucleari è il nucleo che è di importanza . Protoni sono carichi positivamente particelle , e il numero di protoni nel nucleo denota l'elemento . Ad esempio , tutti gli atomi di carbonio hanno sei protoni mentre tutti gli atomi di azoto hanno sette protoni nel nucleo . Modifica del numero di protoni cambia dell'elemento . Neutroni sono neutri particelle cariche e possono variare fra atomi dello stesso elemento . Come esempio , atomi di idrogeno hanno ciascuna un protone ma possono avere zero, uno o due neutroni seconda dell'isotopo . Chimicamente e fisicamente tutti gli isotopi di un atomo si comportano in modo simile . Collettivamente , protoni e neutroni sono chiamati nucleoni .
Atomica Binding Energy
La massa di un atomo è inferiore alla somma dei singoli nucleoni all'interno nucleo dell'atomo . Questa anomalia deriva dalla energia di legame che tiene insieme l'atomo . Ricordate che energia e massa sono correlate come affermato da famosa equazione di Einstein . Pertanto , la differenza di massa tra l'atomo e la somma dei suoi nucleoni è l' energia di legame atomico . L'energia di legame atomico di una particella alfa , in sostanza, un nucleo di elio di due protoni e due neutroni , è più di un milione di volte superiore all'energia tra il nucleo e l'elettrone .
Atomica Legatura Curve energia
l'energia di legame atomica può essere diviso per il numero di nucleoni nel nucleo di ogni elemento per produrre un grafico . Questo grafico rivela che due isotopi di ferro , Fe - Fe - 56 e 58 , e il nichel isotopo Ni - 62 hanno i nuclei più strettamente legati . Elementi con meno massa di questi atomi possono produrre energia da fusione nucleare , e gli elementi più pesanti possono produrre energia da fissione nucleare . Tuttavia , la fissione e la fusione tipicamente coinvolgono elementi in fondo in ogni direzione .
Fissione nucleare
elementi
più pesanti possono suddividere in atomi più piccoli , liberando una quantità incredibile di energia nel processo . La fissione di un grammo di U- 238 rilascia più di un milione di volte l'energia rilasciata dalla combustione di un grammo di gas naturale . Purtroppo , U -238 subisce fissione spontanea ad un ritmo molto lento . Tuttavia, se abbastanza materiale viene raccolto , conosciuta come la massa critica , la fissione può essere indotta da mira il nucleo con un neutrone . Come si divide atomo U - 238 , vengono liberati anche neutroni in grado di dividere gli atomi aggiuntivi . Altri elementi possono essere utilizzati per le reazioni analoghe, come Pu - 239 . Anche se queste reazioni sono spesso identificati con i reattori nucleari e la devastazione nella seconda guerra mondiale di Hiroshima e Nagasaki , giacimenti minerari in Africa suggeriscono che in terra del lontano passato, questa reazione a catena è stata naturali.
Fusione nucleare
Fusion comporta la combinazione di elementi più leggeri per formare elementi più pesanti . Il luogo più ovvio per la fusione nucleare è nel nostro sole. All'interno del sole , nuclei di idrogeno si fondono in nuclei di elio , liberando una enorme quantità di energia , solo una piccola parte che raggiunge la terra . Come stelle esauriscono il loro combustibile a idrogeno , altri processi di fusione cominciano , come ad esempio la fusione di elio in carbonio . Reazioni di fusione sono stati duplicati sulla terra in bombe all'idrogeno . A differenza della ricerca fissione , che ha prodotto reazioni controllate prima weaponization , reazioni di fusione devono ancora essere controllato in modo tale da consentire la produzione di energia . Tra le sfide legate alla ricerca sulla fusione è di contenimento, come le alte temperature di reazioni di fusione vaporizzano qualsiasi sostanza in un plasma .