15 Unterschied zwischen Kernspaltung und Kernfusion

Kernspaltung

Die Kernspaltung schwerer Elemente wurde 1938 von den Deutschen Otto Hahn und Fritz Strassmann entdeckt. Kernspaltung ist eine Kernreaktion oder ein radioaktiver Zerfallsprozess, bei dem sich der Kern eines Atoms in zwei oder mehr kleinere, leichtere Kerne aufspaltet. Dieser Prozess produziert normalerweise freie Neutronen, Gammaphotonen und setzt eine sehr große Energiemenge gemäß den Standards des radioaktiven Zerfalls frei.

In einem Kernreaktor wird ein Neutron in einem Kern, normalerweise Uran-235, absorbiert, wodurch der Kern zu Uran 236 wird, das heftig instabil ist. Die Kernspaltungsreaktion ist normalerweise eine Kettenreaktion , was bedeutet, dass der gesamte Kern in zwei große Teilchen gespalten wird, die allgemein als “Tochterkerne” bezeichnet werden. Zusätzlich zu den „Tochterkernen“ explodieren zwei oder drei Neutronen aus der Spaltungsreaktion und kollidieren schließlich mit anderen Urankernen, um eine weitere Spaltungsreaktion zu verursachen.

In der Kernchemie oder Physik wird Eisen (Fe) aufgrund seiner höchsten Bindungsenergie pro Nukleon theoretisch als Grenze betrachtet. Daher haben alle Elemente im Periodensystem nach Eisen (Fe) eine hohe Wahrscheinlichkeit, eine Kernspaltung zu durchlaufen. Generell gilt immer, dass bei Atomen mit höherer Ordnungszahl eine Spaltung durchaus möglich ist.

Übliche Radioisotope, die als Brennstoff in Kernreaktoren verwendet werden, um die Kernspaltung zu induzieren, sind Uran-233, Thorium-232, Uran-235 und Plutonium-239. Kernspaltung wird zur Erzeugung von Strom verwendet, der als Kernkraft bezeichnet wird. In diesem Fall wird Uran-235 als Kernbrennstoff verwendet und seine Spaltung wird durch die Absorption eines sich langsam bewegenden thermischen Neutrons ausgelöst.

In unserer modernen Welt hat sich die Fusion als extrem teuer erwiesen, weil sie riesige Mengen radioaktiver Abfälle erzeugt und grundlegende Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Verbreitung von Waffen aufwirft.

Was Sie über Kernspaltung wissen müssen

  1. Die Kernspaltung wurde erstmals 1938 von den Wissenschaftlern Otto Hahn und Fritz Strassmann entdeckt.
  2. Kernfusion ist die Aufspaltung eines schweren Kerns in zwei leichtere Kerne durch Neutronenbeschuss.
  3. Bei der Kernspaltung entstehen viele radioaktive Teilchen.
  4. Kernspaltungsreaktor basiert auf einem Konzept der kontrollierten Spaltkettenreaktion.
  5. Die Spaltung wird durch Neutronen induziert.
  6. Übliche Radioisotope, die als Brennstoff in Kernspaltungsreaktoren verwendet werden, sind Uran-233, Uran-235 und Plutonium-239.
  7. In der Kernchemie oder Physik wird Eisen (Fe) aufgrund seiner höchsten Bindungsenergie pro Nukleon theoretisch als Grenze betrachtet. Daher haben alle Elemente im Periodensystem nach Eisen (Fe) eine hohe Wahrscheinlichkeit, eine Kernspaltung zu durchlaufen. Generell gilt immer, dass bei Atomen mit höherer Ordnungszahl eine Spaltung durchaus möglich ist.
  8. Bei der Kernspaltung kann es zu einer spontanen Kettenreaktion kommen, dh eine Spaltungsreaktion beeinflusst automatisch eine andere Spaltungsreaktion.
  9. Die Kettenreaktion der Kernspaltung kann für andere Zwecke effektiv kontrolliert und manipuliert werden.
  10. Um eine Spaltreaktion vollständig auszulösen, ist ein Hochgeschwindigkeitsneutron zusammen mit einer kritischen Masse an Brennstoff erforderlich, um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten.
  11. Die Spaltung bietet eine geringe Energiedichte, da die pro Nukleoneinheit freigesetzte Energie relativ geringer ist.
  12. Der in Kernspaltungsreaktoren verwendete Brennstoff liegt entweder in festem oder flüssigem Zustand vor.
  13. Eine unkontrollierte Spaltungsreaktion (spontane Kettenreaktion) führt zur Atombombe.
  14. Die Spaltung ist eine einstufige Reaktion.
  15. Kernspaltung wird in Kernreaktoren in Kraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt.

Kernfusion

Kernfusion ist eine Reaktion, bei der zwei oder mehr Atomkerne kombiniert werden, um einen oder mehrere verschiedene Atomkerne und subatomare Teilchen (Neutronen oder Protonen) zu bilden. In den 1930er Jahren entdeckten Forscher, insbesondere Hans Bethe , dass die Kernfusion möglich ist und die Energiequelle für die Sonne ist.

Die Kernfusion wird durch die Kombination zweier Wasserstoffisotope erreicht: Deuterium (H-2) und Tritium (H-3) in einer Umgebung mit hoher Dichte und hoher Temperatur. In einem Fusionszyklus werden Tritium (H-3) und DeuteriumH-2) kombiniert und führen zur Bildung von Helium (eines des schwersten Elements im Periodensystem) und zur Freisetzung eines freien Neutrons. Theoretisch haben in der Kernchemie oder -physik alle Elemente des Periodensystems vor Eisen (Fe) eine hohe Wahrscheinlichkeit, eine Kernfusion zu durchlaufen. Generell ist die Schlussfolgerung immer, dass Fusion für Elemente mit niedrigeren Ordnungszahlen sehr gut möglich ist.

Im Allgemeinen hat die Kernfusion den Vorteil, dass sie keine radioaktiven Teilchen erzeugt und große Mengen an Energie erzeugt. Abhängig von den als Brennstoff verwendeten Radioisotopen können jedoch einige radioaktive Partikel erzeugt werden.

Seit den 1940er Jahren wird an der Entwicklung einer kontrollierten Fusion in Fusionsreaktoren geforscht. Diese Forschung zielt darauf ab, einen Fusionsreaktor zur Stromerzeugung zu bauen. Einige Forscher glauben immer noch, dass eine solche Energiequelle Chancen bietet, da bei der Fusion weniger radioaktives Material erzeugt wird als bei der Kernspaltung und der Brennstoffvorrat nahezu unbegrenzt ist. Der Fortschritt ist jedoch aufgrund von Herausforderungen beim Verständnis, wie die Reaktion in einem geschlossenen Raum zu kontrollieren ist, langsam.

Was Sie über Kernfusion wissen müssen

  1. Die Kernfusion wurde erstmals 1932 vom Wissenschaftler Hans Bethe entdeckt .
  2. Kernfusion ist die Verbindung zweier leichterer Kerne zu einem schweren Kern.
  3. Kernfusion erzeugt im Allgemeinen keine radioaktiven Partikel. Abhängig von den als Brennstoff verwendeten Radioisotopen können jedoch einige radioaktive Partikel erzeugt werden.
  4. Eine kontrollierte Fusionsreaktion muss noch entdeckt werden.
  5. Die Fusion wird durch Protonen induziert.
  6. Übliche Wasserstoffisotope, die als Brennstoff in Fusionskernreaktoren verwendet werden, sind Deuterium (H-2) und Tritium (H-3). Derzeit werden die beiden Isotope (H-2 und H-3) jedoch normalerweise nur zu Versuchs- und Forschungszwecken verwendet.
  7. Theoretisch haben alle Elemente des Periodensystems vor Eisen (Fe) eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kernfusion. Generell ist die Schlussfolgerung immer, dass Fusion für Elemente mit niedrigeren Ordnungszahlen sehr gut möglich ist.
  8. Die Kernfusion kann keine spontane Kettenreaktion eingehen, dh eine Fusionsreaktion beeinflusst keine andere Fusionsreaktion.
  9. Es ist höchst unmöglich, eine Kernfusionsreaktion nach ihrer Initiierung zu kontrollieren.
  10. Drei Bedingungen sind im Allgemeinen kritisch, um eine Fusionsreaktion auszulösen; sie umfassen eine kritische Ionendichte, eine ausreichende Einschlusszeit und eine sehr hohe Temperatur in der Größenordnung von 10 7 bis 10 8 Kelvin.
  11. Die Fusion bietet eine hohe Energiedichte, da die pro Nukleoneinheit freigesetzte Energie deutlich höher ist.
  12. Der in Fusionsreaktoren verwendete Brennstoff befindet sich im Plasmazustand.
  13. Eine unkontrollierte Fusionsreaktion führt zu einer Wasserstoffbombe, die relativ 1000-mal stärker ist als der Atombombenabwurf.
  14. Fusion ist eine mehrstufige Reaktion.
  15. Kernfusion findet in der Sonne und anderen Sternen statt.

Unterschied zwischen Kernspaltung und Kernfusion in Tabellenform

VERGLEICHSGRUNDLAGEKERNSPALTUNGKERNFUSION
EntdeckungDie Kernspaltung wurde erstmals von den Wissenschaftlern Otto Hahn und Fritz Strassmann entdeckt.  Die Kernfusion wurde erstmals von dem Wissenschaftler Hans Bethe entdeckt .  
BeschreibungKernfusion ist die Aufspaltung eines schweren Kerns in zwei leichtere Kerne durch Neutronenbeschuss.  Kernfusion ist die Verbindung zweier leichterer Kerne zu einem schweren Kern.  
Radioaktive PartikelErzeugt viele radioaktive Partikel.  Erzeugt im Allgemeinen keine radioaktiven Partikel. Abhängig von den als Brennstoff verwendeten Radioisotopen können jedoch einige radioaktive Partikel erzeugt werden.  
SteuerungDer Kernspaltungsreaktor basiert auf einem Konzept der kontrollierten Spaltungskettenreaktion.  Eine kontrollierte Fusionsreaktion muss noch entdeckt werden.  
AnreizDie Spaltung wird durch Neutronen induziert.  Die Fusion wird durch Protonen induziert.  
Als Brennstoff verwendete RadioisotopeÜbliche Radioisotope, die als Brennstoff in Kernspaltungsreaktoren verwendet werden, sind Uran-233, Uran-235 und Plutonium-239.  Übliche Wasserstoffisotope, die als Brennstoff in Fusionskernreaktoren verwendet werden, sind Deuterium (H-2) und Tritium (H-3).
Atom/Elemente, die eine Reaktion ermöglichen könnenBei Atomen mit höherer Ordnungszahl ist eine Spaltung sehr gut möglich.  Bei Elementen mit niedrigeren Ordnungszahlen ist eine Fusion sehr gut möglich.  
KettenreaktionKann eine spontane Kettenreaktion eingehen.Hat keine Fähigkeit, eine spontane Kettenreaktion einzugehen.
Kontrolle nach der InitiierungDie Kettenreaktion kann für andere Anwendungen effektiv kontrolliert und manipuliert werden.Es ist höchst unmöglich, eine Kernfusionsreaktion nach ihrer Initiierung zu kontrollieren.  
Obligatorische Bedingung für das Eintreten einer ReaktionEin Hochgeschwindigkeitsneutron wird zusammen mit einer kritischen Masse an Brennstoff benötigt, um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten.Kritische Ionendichte, ausreichende Einschlusszeit und sehr hohe Temperatur in der Größenordnung von 10 7 bis 10 8 Kelvin.  
Freigesetzte EnergieEs bietet eine niedrige Energiedichte, da die pro Nukleoneinheit freigesetzte Energie relativ geringer ist.  Es bietet eine hohe Energiedichte, da die pro Nukleoneinheit freigesetzte Energie deutlich höher ist.  
Zustand des verwendeten KraftstoffsDer in Kernspaltungsreaktoren verwendete Brennstoff liegt entweder in festem oder flüssigem Zustand vor.  Der in Fusionsreaktoren verwendete Brennstoff befindet sich im Plasmazustand.  
Auswirkung einer unkontrollierten ReaktionEine unkontrollierte Spaltungsreaktion (spontane Kettenreaktion) führt zur Atombombe.  Eine unkontrollierte Fusionsreaktion führt zu einer Wasserstoffbombe, die relativ 1000-mal stärker ist als der Atombombenabwurf.  
Art der ReaktionDie Spaltung ist eine einstufige Reaktion.  Fusion ist eine mehrstufige Reaktion.  
VerwendenKernspaltung wird in Kernreaktoren in Kraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt.  Kernfusion findet in der Sonne und anderen Sternen statt.