Co to jest zmiana jądrowa?
Zmiana jądrowa jest procesem, w którym jądra pewnych izotopów zmieniają się spontanicznie lub są zmuszone do przejścia na dwa lub więcej różnych izotopów.
Trzy główne typy zmian jądrowych materii to naturalny rozpad promieniotwórczy, rozszczepienie jądrowe i synteza jądrowa.
Oprócz jądrowej pozostałe dwie zmiany materii to fizyczna i chemiczna. Pierwszy nie oznacza żadnej zmiany w jego składzie chemicznym. Jeśli wycinasz kawałek folii aluminiowej, nadal jest to folia aluminiowa.
Gdy zachodzi zmiana chemiczna, zmienia się również skład chemiczny substancji. Na przykład spalanie węgla łączy się z tlenem, tworząc dwutlenek węgla (CO2).
Zmiana jądrowa i jej główne typy
Naturalny rozpad promieniotwórczy
Gdy radioizotop emituje cząstki alfa lub beta, zachodzi transmutacja elementu, to znaczy zmiana z jednego elementu na drugi.
Tak więc powstały izotop ma inną liczbę protonów niż oryginalny izotop. Potem następuje zmiana nuklearna. Pierwotna substancja (izotop) została zniszczona, tworząc nową substancję (izotop).
W tym sensie naturalne izotopy promieniotwórcze są obecne od czasu powstania Ziemi i są wytwarzane w sposób ciągły przez reakcje jądrowe promieni kosmicznych z atomami w atmosferze. Te reakcje jądrowe powodują powstanie elementów wszechświata.
Tego typu reakcje wytwarzają stabilne i radioaktywne izotopy, z których wiele ma okres półtrwania kilku miliardów lat.
Teraz te radioaktywne izotopy nie mogą powstać w naturalnych warunkach charakterystycznych dla Ziemi.
W wyniku rozpadu promieniotwórczego jego ilość i radioaktywność stopniowo maleją. Jednak ze względu na te długie okresy półtrwania jego radioaktywność była do tej pory znacząca.
Zmiana jądrowa przez rozszczepienie
Jądro centralne atomu zawiera protony i neutrony. W rozszczepieniu to jądro jest podzielone albo przez rozpad radioaktywny, albo dlatego, że jest bombardowane przez inne cząstki subatomowe znane jako neutrina.
Powstałe kawałki mają mniejszą masę niż pierwotny rdzeń. Ta utracona masa staje się energią jądrową.
W ten sposób kontrolowane reakcje są przeprowadzane w elektrowniach jądrowych w celu uwolnienia energii. Kontrolowane rozszczepienie występuje, gdy bardzo lekkie neutrino bombarduje jądro atomu.
Łamie się, tworząc dwa mniejsze rdzenie o podobnej wielkości. Zniszczenie uwalnia znaczną ilość energii - do 200 razy większej niż neutron, który zainicjował procedurę.
Sam ten rodzaj zmiany nuklearnej ma ogromny potencjał jako źródło energii. Jest to jednak źródło wielu obaw, zwłaszcza związanych z bezpieczeństwem i środowiskiem.
Zmiana jądrowa przez syntezę jądrową
Fuzja to proces, w którym Słońce i inne gwiazdy generują światło i ciepło. W tym procesie jądrowym energia jest wytwarzana przez rozbicie atomów światła. Jest to odwrotna reakcja na rozszczepienie, w której dzielą się ciężkie izotopy.
Na Ziemi fuzję jądrową łatwiej osiągnąć łącząc dwa izotopy wodoru: deuter i tryt.
Wodór, utworzony przez pojedynczy proton i elektron, jest najlżejszym ze wszystkich elementów. Deuter, często nazywany „ciężką wodą”, ma w swoim jądrze dodatkowy neutron.
Ze swej strony tryt ma dwa dodatkowe neutrony, a zatem jest trzy razy cięższy niż wodór.
Na szczęście deuter występuje w wodzie morskiej. Oznacza to, że będzie paliwo do syntezy, gdy na planecie jest woda.
