סדירה גרעינית ומיזוג
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| fission/ˈfɪʃn/ | התפצלות גרעינית |
| chain reaction/tʃeɪn rɪˈækʃn/ | תגובה שרשרתית |
| fusion/ˈfjuːʒn/ | היתוך גרעיני |
הכוח בתוך הגרעין
- הגרעין מחזיק כמות עצומה של אנרגיה.
- אנו משחררים אותה בשתי דרכים הפוכות: פילוח גרעינים כבדים או מיזוג גרעינים קלים.
- כוח זה מזין תחנות גרעין על כדור הארץ וכל כוכב לכת בשמיים.
פילוח גרעיני
- ב-פילוח, גרעין כבד סופג נייטרון ומתפצל לשני גרעינים קטנים יותר, ומשחרר 2 או 3 נייטרונים וכמות גדולה של אנרגיה.
- ניוטרונים אלו יכולים לפצל עוד גרעינים — תהליך שרשרתי — והוא מה שמכוח גרעיני שולט בו.
תגובת הסדירה הגרעינית
ניטרון מפצל ליבת אורניום, שמשחררת אנרגיה AND יותר ניטרונים — אלו מפצלים עוד ליבות, וכך הלאה.
פיצוק גרעיני הוא כאשר:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
פיצוק = פירוק גרעין כבד (לאחר ספיגת נייטרון) לשני גרעינים קטנים יותר, בנוסף ל-2–3 נייטרונים ואנרגיה.
היתוך גרעיני
- בהיתוך, שני גרעינים קלים מתחברים ליצירת גרעין כבד יותר, תוך שחרור אנרגיה.
- השמש מייצרת את אנרגיתה בדרך זו, על ידי היתוך מימן לחלש. התגובה למטה — שני צורות כבדות של מימן (דאוטריום וטרציום) — היא זו המשמשת במ反應רי היתוך כדור הארץ:
- היתוך דורש טמפרטורות ולחצים ענקיים, ולכן הוא קשה מאוד לבצע בכדור הארץ.
בהיתוך שני גרעינים קלים מתחברים לגרעין כבד יותר, ומשחררים ניוטרון ואנרגיה — תגובת הדאוטריום-טרציום המשמשת במ反应רי היתוך
היתוך גרעיני הוא כאשר:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
היתוך = חיבור שני גרעינים קלים ליצירת גרעין כבד יותר, ומשחרר אנרגיה. זוהי המקור לאנרגיה של השמש.
איזה תהליך מספק את אנרגיית השמש?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
השמש מבצעת היתוך של גרעיני מימן להליה, ומשחררת כמות עצומה של אנרגיה.
מסה לאנרגיה ואיזון
- בשתי הפיצול וההיתוך, כמות זעירה של מסה מאבדת והופכת לאנרגיה.
- בכל משוואה גרעינית, המספרים העליונים (מספרי nucleon) מאוזנים, כמו גם המספרים התחתונים (מספרי פרוטון).
- דבר זה מאפשר למצוא מספר חסר — לדוגמה, כמה ניוטרונים משוחררים.
פיצול גרעיני של גרעין U-235
ב-$^{235}_{\ 92}\text{U} + {}^{1}_{0}\text{n} \rightarrow {}^{141}_{\ 56}\text{Ba} + {}^{92}_{36}\text{Kr} + x\,{}^{1}_{0}\text{n}$, כמה נייטרונים $x$ משתחררים?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מספרי הנוקליאונים חייבים להתאזן: $235 + 1 = 141 + 92 + x$, ולכן $236 = 233 + x$ ו-$x = 3$.
בקריעה ובמיזוג, כמות קטנה של מסה הופכת לאנרגיה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
שני התהליכים מאבדים כמות זעירה של מסה, שהיא משוחררת כאנרגיה רבה.
הבנתך מושלמת
- פיצול: גרעין כבד מתפצל → שני גרעינים קטנים + ניוטרונים + אנרגיה (תגובה שרשרתית)
- היתוך: שני גרעינים קלים מתחברים → גרעין כבד יותר + אנרגיה (מפעיל את השמש)
- שניהם ממירים מעט מסה לאנרגיה
- משוואות גרעיניות מאוזנות לעיל (nucleon) ולמטה (פרוטון)