Was ist ein nuklearer Wandel?

A nuklearer Wandel ist der Prozess, bei dem sich die Kerne bestimmter Isotope spontan verändern oder gezwungen werden, zu zwei oder mehr verschiedenen Isotopen zu wechseln.

Die drei Hauptarten der Kernänderung der Materie sind natürlicher radioaktiver Zerfall, Kernspaltung und Kernfusion.

Die beiden anderen Veränderungen der Materie sind neben der Kernphysik die physikalischen und chemischen. Das erste bedeutet keine Änderung seiner chemischen Zusammensetzung. Wenn Sie ein Stück Aluminiumfolie schneiden, ist es immer noch Aluminiumfolie.

Wenn eine chemische Veränderung auftritt, ändert sich auch die chemische Zusammensetzung der beteiligten Substanzen. Zum Beispiel verbindet sich die Verbrennung von Kohle mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid (CO2).

Der nukleare Wandel und seine Haupttypen

Radioaktiver natürlicher Verfall

Wenn ein Radioisotop Alpha- oder Betateilchen emittiert, tritt eine Transmutation eines Elements auf, dh eine Änderung von einem Element zu einem anderen.

Somit hat das resultierende Isotop eine andere Anzahl von Protonen als das ursprüngliche Isotop. Dann tritt ein nuklearer Wandel ein. Die ursprüngliche Substanz (Isotop) wurde zerstört und bildet eine neue Substanz (Isotop).

In diesem Sinne sind natürliche radioaktive Isotope seit der Entstehung der Erde vorhanden und werden kontinuierlich durch Kernreaktionen von kosmischen Strahlen mit Atomen in der Atmosphäre erzeugt. Aus diesen Kernreaktionen entstehen die Elemente des Universums.

Diese Arten von Reaktionen erzeugen stabile und radioaktive Isotope, von denen viele eine Halbwertszeit von mehreren Milliarden Jahren haben.

Nun können diese radioaktiven Isotope nicht unter natürlichen Bedingungen, die für den Planeten Erde charakteristisch sind, gebildet werden.

Als Folge des radioaktiven Zerfalls nahmen seine Menge und seine Radioaktivität allmählich ab. Aufgrund dieser langen Halbwertszeiten war seine Radioaktivität jedoch bisher signifikant.

Kernwechsel durch Spaltung

Der zentrale Kern eines Atoms enthält Protonen und Neutronen. Bei der Spaltung wird dieser Kern entweder durch radioaktiven Zerfall oder durch Bombardierung durch andere subatomare Teilchen, die als Neutrinos bekannt sind, geteilt.

Die resultierenden Stücke haben weniger Masse kombiniert als der ursprüngliche Kern. Diese verlorene Masse wird zur Kernenergie.

Auf diese Weise werden kontrollierte Reaktionen in Kernkraftwerken zur Energiefreisetzung durchgeführt. Kontrollierte Spaltung tritt auf, wenn ein sehr leichtes Neutrino den Kern eines Atoms beschießt.

Es bricht und erzeugt zwei kleinere Kerne ähnlicher Größe. Die Zerstörung setzt eine erhebliche Menge an Energie frei - bis zu 200-mal so viel wie das Neutron, das das Verfahren eingeleitet hat.

Diese Art des nuklearen Wandels hat als Energiequelle ein großes Potenzial. Es gibt jedoch zahlreiche Bedenken, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Umwelt.

Kernwechsel durch Fusion

Fusion ist der Prozess, bei dem die Sonne und andere Sterne Licht und Wärme erzeugen. In diesem nuklearen Prozess wird Energie durch das Aufbrechen von leichten Atomen erzeugt. Es ist die umgekehrte Reaktion auf die Spaltung, wo die schweren Isotope aufgeteilt werden.

Auf der Erde ist die Kernfusion leichter zu erreichen, wenn man zwei Wasserstoffisotope kombiniert: Deuterium und Tritium.

Wasserstoff, gebildet durch ein einzelnes Proton und ein Elektron, ist das hellste aller Elemente. Deuterium, oft "schweres Wasser" genannt, hat in seinem Kern ein zusätzliches Neutron.

Tritium hat seinerseits zwei zusätzliche Neutronen und ist daher dreimal schwerer als Wasserstoff.

Zum Glück wird Deuterium im Meerwasser gefunden. Dies bedeutet, dass es Brennstoff für die Fusion geben wird, solange es Wasser auf dem Planeten gibt.

Referenzen

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