VARFÖR FUSION ELLER FISSION?

Varför fungerar fusion upp till atomnummer 51 och fission på atomer med högre nummer?

Fission innebär att atomkärnorna klyvs. I exemplet klyvs en uran 235-kärna i en molybden 95- och en lantan 139-kärna. Vid en kedjereaktion klyvs uran­kärnorna på olika sätt – inte bara till lantan och molybden­. Vid varje klyvning frigörs två protoner.

Fission innebär att atomkärnorna klyvs. I exemplet klyvs en uran 235-kärna i en molybden 95- och en lantan 139-kärna. Vid en kedjereaktion klyvs uran­kärnorna på olika sätt – inte bara till lantan och molybden­. Vid varje klyvning frigörs två protoner.

Fusion betyder sammanslagning och innebär att lättare atomkärnor slås samman till tyngre. Fission kommer från det latinska ordet för klyvning och innebär att tyngre atomkärnor delas.

Att det frigörs energi vid fusion och fission har att göra med att den så kallade bindningsenergin är olika stor hos olika atomer. Det är bindningsenergin som håller ihop partiklarna i en atomkärna. Motsvarande mängd energi krävs för att dela upp en atomkärna i dess så kallade nukleoner (protoner och neutroner), alternativt frigörs då man skapar en kärna av nukleoner­.

Bindningsenergin kan beskrivas med följande formel, som i sin grund­variant är välkänd:

Eb = (Zmp + Nmn – M) x c2

där Z är antalet protoner, mp protonens massa, N antalet neutroner, mn

Exempel på fusion­. Två deuterium­kärnor slås ihop. Helium 3 och en neutron blir resultatet.

Exempel på fusion­. Två deuterium­kärnor slås ihop. Helium 3 och en neutron blir resultatet.

neutronens massa, M hela atomkärnans massa och c ljushastigheten.

Med andra ord är bindningsenergin relaterad till skillnaden mellan kärnans massa och de Z protonernas och N neutronernas enskilda massor. Bindningsenergin per nukleon ökar starkt för atomerna i början av det periodiska systemet, planar därefter ut i takt med att kärnorna blir större, samt minskar åter­igen långsamt för högre­ atommassor.

Med hjälp av experiment har man kunnat konstatera att bindningsenergin per nukleon är störst för atomer­ med en atommassa omkring 60, exempelvis järn-56 och järn-58 (atomnummer 26) och nickel-62 (atomnummer 28). Genom­ att slå ihop atomer med lägre atommassa eller dela atomer med högre atommassa än så, får man alltså (generellt sett) atomkärnor som är hårdare bundna (har högre bindnings­energi) än kärnorna i de atomer man utgick ifrån – man har utvunnit energi.

Material från
Allt om Vetenskap nr 5 2008

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter