Fissione nucleare contro fusione nucleare

La fissione nucleare e la fusione nucleare sono entrambi fenomeni nucleari che rilasciano grandi quantità di energia, ma sono processi diversi che producono prodotti diversi. Scopri cosa sono la fissione nucleare e la fusione nucleare e come distinguerli.

Fissione nucleare

La fissione nucleare ha luogo quando il nucleo di un atomo si divide in due o più nuclei più piccoli. Questi nuclei più piccoli sono chiamati prodotti di fissione. Di solito vengono rilasciate anche particelle (ad es. Neutroni, fotoni, particelle alfa). Questo è un processo esotermico che rilascia l'energia cinetica dei prodotti di fissione e l'energia sotto forma di radiazione gamma. Il motivo per cui l'energia viene rilasciata è perché i prodotti di fissione sono più stabili (meno energetici) del nucleo genitore. La fissione può essere considerata una forma di trasmutazione dell'elemento poiché la modifica del numero di protoni di un elemento cambia sostanzialmente l'elemento da uno all'altro. La fissione nucleare può verificarsi naturalmente, come nel decadimento degli isotopi radioattivi, oppure può essere forzata a verificarsi in un reattore o in un'arma.

Esempio di fissione nucleare: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ⁹⁰₃₈sr + ¹⁴³₅₄Xe + 3¹₀n

Fusione nucleare

La fusione nucleare è un processo in cui i nuclei atomici vengono fusi insieme per formare nuclei più pesanti. Temperature estremamente elevate (nell'ordine di 1,5 x 10⁷° C) può forzare insieme i nuclei in modo che la forte forza nucleare possa legarli. Grandi quantità di energia vengono rilasciate quando si verifica la fusione. Può sembrare controintuitivo che l'energia venga rilasciata sia quando gli atomi si dividono che quando si fondono. La ragione per cui l'energia viene rilasciata dalla fusione è che i due atomi hanno più energia di un singolo atomo. È necessaria molta energia per forzare i protoni abbastanza vicini per superare la repulsione tra loro, ma a un certo punto, la forza forte che li lega supera la repulsione elettrica.

Quando i nuclei vengono uniti, l'energia in eccesso viene rilasciata. Come la fissione, anche la fusione nucleare può trasmutare un elemento in un altro. Ad esempio, i nuclei di idrogeno si fondono nelle stelle per formare l'elemento elio. La fusione è anche usata per forzare insieme i nuclei atomici per formare gli elementi più recenti sulla tavola periodica. Mentre la fusione avviene in natura, è nelle stelle, non sulla Terra. La fusione sulla Terra si verifica solo nei laboratori e nelle armi.

Esempi di fusione nucleare

Le reazioni che si verificano al sole forniscono un esempio di fusione nucleare:

¹₁H + ²₁H → ³₂lui

³₂lui + ³₂Lui → ⁴₂Lui + 2¹₁H

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁β

Distinguere tra fissione e fusione

Sia la fissione che la fusione rilasciano enormi quantità di energia. Entrambe le reazioni di fissione e fusione possono verificarsi nelle bombe nucleari. Quindi, come puoi distinguere fissione e fusione?

• La fissione rompe i nuclei atomici in pezzi più piccoli. Gli elementi di partenza hanno un numero atomico superiore a quello dei prodotti di fissione. Ad esempio, l'uranio può fissione per produrre stronzio e krypton.
• La fusione unisce i nuclei atomici. L'elemento formato ha più neutroni o più protoni di quello del materiale di partenza. Ad esempio, l'idrogeno e l'idrogeno possono fondersi per formare elio.
• La fissione si verifica naturalmente sulla Terra. Un esempio è la fissione spontanea dell'uranio, che si verifica solo se è presente abbastanza uranio in un volume abbastanza piccolo (raramente). La fusione, d'altra parte, non si verifica naturalmente sulla Terra. La fusione avviene nelle stelle.