Mis on tuumamuutus?

A tuumaenergia muutus on protsess, mille käigus teatud isotoopide tuumad muutuvad spontaanselt või on sunnitud vahetama kahte või enamat erinevat isotoopi.

Tuumamuutuste kolm peamist liiki on looduslikud radioaktiivsed lagunemised, tuuma lõhustumine ja tuumasüntees.

Lisaks tuumaenergiale on ülejäänud kaks materjali muutust füüsikaline ja keemiline. Esimene ei tähenda selle keemilise koostise muutmist. Kui lõigate alumiiniumfooliumi, on see alumiiniumfoolium.

Kui toimub keemiline muutus, muutub ka asjaomaste ainete keemiline koostis. Näiteks söe põletamine kombineeritakse hapnikuga, moodustades süsinikdioksiidi (CO2)..

Tuuma muutus ja selle peamised liigid

Looduslik radioaktiivne lagunemine

Kui radioisotoob kiirgab alfa- või beetaosakesi, toimub elemendi transmutatsioon, st muutus ühest elemendist teise.

Seega on saadud isotoopil erinev arv prootoneid kui algne isotoob. Siis toimub tuumamuutus. Algne aine (isotoop) on hävitatud, moodustades uue aine (isotoop).

Selles mõttes on looduslikud radioaktiivsed isotoobid olnud olemas alates Maa moodustumisest ja neid toodetakse pidevalt kosmiliste kiirte tuumareaktsioonidega, mille aatomid on atmosfääris. Need tuumareaktsioonid tekitavad universumi elemente.

Sellised reaktsioonid tekitavad stabiilseid ja radioaktiivseid isotoope, millest paljude poolväärtusaeg on mitu miljardit aastat.

Nüüd ei saa neid radioaktiivseid isotoope moodustada Maa planeedile iseloomulike looduslike tingimustega.  

Radioaktiivse lagunemise tulemusena on selle kogus ja radioaktiivsus järk-järgult vähenenud. Kuid nende pika poolestusaja tõttu on selle radioaktiivsus olnud seni märkimisväärne.

Tuuma muutus lõhustumise teel

Aatomite keskne tuum sisaldab prootoneid ja neutrone. Lõhustumise korral jaguneb see tuum kas radioaktiivse lagunemise tõttu või seetõttu, et seda pommitatakse teiste subtomaatiliste osakeste poolt, mida tuntakse neutriinotena..

Saadud tükid on väiksema massiga kui algne südamik. See kadunud mass muutub tuumaenergiaks. 

Sel viisil viiakse tuumaelektrijaamades läbi kontrollitud reaktsioone energia vabastamiseks. Kontrollitud lõhustumine toimub siis, kui väga kerge neutrino pommib aatomi tuuma.

See puruneb, luues kaks väiksema südamiku sarnase suurusega. Hävitamine vabastab märkimisväärse hulga energiat - kuni 200 korda suurem kui protseduuri käivitanud neutron.

Selline tuumamuutus omab iseenesest suurt potentsiaali energiaallikana. Siiski on see paljude murede allikas, eriti need, mis on seotud ohutuse ja keskkonnaga.

Tuuma muutus fusiooni teel

Termotuumasüntees on protsess, mille käigus päike ja teised tähed tekitavad valgust ja soojust. Selles tuumaprotsessis toodetakse energiat kergete aatomite lagunemisel. See on vastupidine reaktsioon lõhustumisele, kus rasked isotoopid on jagatud.

Maa peal on tuumasüntees lihtsam saavutada, ühendades kaks vesiniku isotoopi: deuteerium ja triitium.

Vesinik, mille moodustab üks prooton ja elektron, on kõigi elementide kõige kergem. Deuteeriumil, mida sageli nimetatakse "raskeks veeks", on oma südamikus ekstra neutron.

Tritiumil on omakorda kaks täiendavat neutronit ja seega on see kolm korda raskem kui vesinik.

Õnneks leidub merevees deuteeriumi. See tähendab, et sulandumiseks on kütust, kui planeedil on vett.

Viited

1. Miller, G. T. ja Spoolman, S. E. (2015). Keskkonnateadus Massachusetts: Cengage'i õppimine.
2. Miller, G. T. ja Spoolman, S. E. (2014). Ökoloogia alused. Connecticut: Cengage'i õppimine.
3. Cracolice, M. S. ja Peters, E. I. (2012). Sissejuhatav keemia: aktiivne õppimisviis. California: Cengage'i õppimine.
4. Konya, J. ja Nagy, N.M. (2012). Tuuma- ja radiokeemia. Massachusetts: Elsevier.
5. Taylor Redd, N. (2012, 19. september). Mis on lõhustumine? Live Science'is. Välja otsitud 2. oktoobril 2017 eluseteadusest.com.
6. Tuumasüntees. (s / f). Tuumaenergiaalase teaduse ja tehnoloogia keskuses. Välja otsitud 02. oktoobril 2017, brandconnect.org.