Најважније из лекције
Нуклеарна фузија је спајање лаких атомских језгара у теже језгро, уз ослобађање огромне количине фузионе енергије.
Услови за фузију: Висок притисак и температура од десетак милиона \(^\circ\text{C}\) су неопходни да би се савладала одбојна електрична сила између протона и омогућило деловање привлачне нуклеарне силе.
Појаве у природи и примена: Фузија је основни извор енергије звезда (нпр. Сунца), омогућава настанак хемијских елемената у суперновама и представља основу разорне моћи хидрогенске бомбе (где је фисиона бомба упаљач).
Услови за фузију: Висок притисак и температура од десетак милиона \(^\circ\text{C}\) су неопходни да би се савладала одбојна електрична сила између протона и омогућило деловање привлачне нуклеарне силе.
Појаве у природи и примена: Фузија је основни извор енергије звезда (нпр. Сунца), омогућава настанак хемијских елемената у суперновама и представља основу разорне моћи хидрогенске бомбе (где је фисиона бомба упаљач).
Нуклеарна фузија је нуклеарни процес у коме се два лака атомска језгра спајају и формирају једно теже атомско језгро.
Фузиона енергија је енергија која се ослобађа при процесу фузије, и она је знатно већа чак и од енергије која се ослобађа при нуклеарној фисији.
Типичан пример фузије је спајање изотопа водоника (деутеријума и трицијума), при чему настају језгро хелијума, један слободан неутрон и велика количина енергије.
Да би дошло до фузије, језгра морају да приђу једно другом на веома мало растојање како би на њих деловала јака привлачна нуклеарна сила.
Позитивно наелектрисани протони у језгрима стварају јаку одбојну електричну силу која спречава њихово приближавање.
Савладавање одбојне електричне силе могуће је само ако језгра поседују огромне брзине, односно веома велике кинетичке енергије. Ово захтева:
- Екстремно високе температуре (десетак милиона степени Целзијуса);
- Веома висок притисак.
Потпуно контролисана фузија, која би омогућила безбедну и стабилну производњу електричне енергије на Земљи, још увек није остварена.
Фузија у звездама: Нуклеарна фузија лаких атомских језгара основни је извор енергије у звездама попут Сунца.
Супернове и стварање елемената: При експлозијама масивних звезда (супернове) стварају се екстремни услови у којима долази до фузије тежих атомских језгара, што представља процес у коме настају многи хемијски елементи у природи.
Хидрогенска (фузиона) бомба: За покретање неконтролисане фузије водоника као упаљач се користи класична фисиона бомба. Њена експлозија производи температуру и притисак потребне за реакцију фузије.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Шта је нуклеарна фузија и како се количина ослобођене фузионе енергије пореди са фисионом енергијом?
Одговор: Нуклеарна фузија је спајање два лака атомска језгра у једно теже језгро. Енергија ослобођена у процесу фузије већа је чак и од енергије која настаје цепањем језгара (фисијом).
Задатак 2 (средњи): Зашто су за покретање процеса нуклеарне фузије неопходне температуре од више милиона степени Целзијуса?
Одговор: Атомска језгра су позитивно наелектрисана, па међу њима делује јака одбојна електрична сила. Да би се та сила савладала и језгра приближила на растојање где делује јака привлачна нуклеарна сила, она морају имати огромне брзине и кинетичке енергије, што је оствариво само на изузетно високим температурама (десетак милиона \(^\circ\text{C}\)) и под високим притиском.
Задатак 3 (средњи): На који начин се у хидрогенској бомби остварују услови за покретање нуклеарне фузије?
Одговор: Као упаљач у хидрогенској бомби користи се фисиона бомба. Експлозија фисионе бомбе ствара изузетно високу температуру и огроман притисак који омогућавају савладавање одбојних сила и покрећу фузију језгара водоника.
Задатак 4 (тежак): Како нуклеарна фузија утиче на разноврсност хемијских елемената у свемиру?
Одговор: Поред спајања лакших језгара у звездама, при експлозијама звезда (суперновама) стварају се екстремни услови у којима се фузијом стварају тежа атомска језгра. На тај начин процесом фузије настају различити хемијски елементи у природи.
