Fusion | han process att göra en enda tung kärna från två lättare kärnor
Kärnfusion är en process där en enda tung kärna (en del av en atom) bildas av två lättare kärnor. Denna process kallas för en kärnreaktion. Den frigör en stor mängd energi.
Den kärna som skapas genom fusion är tyngre än någon av de ursprungliga kärnorna. Den är dock inte lika tung som kombinationen av den ursprungliga massan hos startkärnorna (atomerna). Denna förlorade massa omvandlas till mycket energi. Detta framgår av Einsteins berömda E=mc2 ekvation.
Fusionen sker i mitten av stjärnor, som solen. Väteatomer smälter samman till helium. Detta frigör mycket energi. Energin ger värme och ljus till stjärnan. Alla grundämnen kan inte slås samman. Tyngre grundämnen är svårare att sammanfoga än lättare grundämnen. Järn (en metall) kan inte smälta samman med andra atomer. Det är detta som gör att stjärnor dör. Stjärnor slår ihop alla sina atomer till tyngre atomer av olika slag, tills de börjar göra järn. Järnkärnan kan inte smälta samman med andra kärnor. Reaktionerna stannar upp. Stjärnan kommer så småningom att svalna och dö.
På jorden är det mycket svårt att starta kärnfusionsreaktioner som frigör mer energi än vad som behövs för att starta reaktionen. Anledningen är att fusionsreaktioner endast sker vid hög temperatur och högt tryck, som i solen, eftersom båda atomkärnorna har en positiv laddning och positivt stöter bort positivt. Det enda sättet att stoppa repulsionen är att få atomkärnorna att träffa varandra med mycket hög hastighet. Det gör de bara vid högt tryck och hög temperatur. Den enda framgångsrika metoden hittills har varit kärnvapen. I vätebomben används en atombomb (fission) för att starta fusionsreaktioner. Forskare och ingenjörer har i årtionden försökt hitta ett säkert och fungerande sätt att kontrollera och begränsa fusionsreaktionerna för att generera elektricitet. De har fortfarande många utmaningar att övervinna innan fusionskraft kan användas som en ren energikälla.
Solen genererar sin energi genom kärnfusion av vätekärnor till helium. I sin kärna smälter solen 620 miljoner ton väte varje sekund.
Relaterade sidor
- Stjärnornas nukleosyntes
| Grundläggande begrepp | Kall fusion - Inneslutningsbyggnad - Kyltorn - Internationella atomenergiorganet - Kärnkraftskatastrofer - Kärnenergi - Kärnenergipolitik - Kärnteknik - Kärnexplosion - Kärnkraftsfall - Kärnklyvning - Kärnbränsle - Kärnfusion - Kärnsmälta - Kärnfysik - Kärnreaktion - Kärnreaktor - Kärnvapen |
| Tjernobylkatastrofen - Fukushima-kärnkraftsolyckan - Mayak-olyckan - Kärnkraftsolyckor i Japan - Three Mile Island-olyckan - Tokaimura-kärnkraftsolyckan - Windscale-branden | |
| Fukushima Daiichi kärnkraftverk - Zwentendorf kraftverk | |
| Böcker och filmer | |
Frågor och svar
Fråga: Vad är kärnfusion?
S: Kärnfusion är processen där en enda tung kärna (del av en atom) skapas av två lättare kärnor. Denna process kallas kärnreaktion och frigör en stor mängd energi.
Fråga: Hur fungerar denna process?
S: Den kärna som skapas genom fusion är tyngre än någon av de ursprungliga kärnorna, men inte lika tung som kombinationen av deras ursprungliga massa. Denna förlorade massa omvandlas till mycket energi, vilket kan ses i Einsteins berömda E=mc2-ekvation.
Fråga: Var sker denna process?
S: Fusionen sker i mitten av stjärnor, som vår sol, där väteatomer smälts samman till helium och frigör massor av energi som driver dess värme och ljus.
F: Kan alla grundämnen förenas genom fusion?
S: Nej, tyngre grundämnen är svårare att sammanfoga än lättare, och järn (en metall) kan inte alls fusionera med andra atomer. Det är detta som gör att stjärnor dör när de slår ihop alla sina atomer till tyngre atomer tills de börjar göra järn som inte längre kan smältas.
F: Är det lätt att starta kärnfusionsreaktioner på jorden?
S: Nej, det är mycket svårt eftersom dessa reaktioner endast sker vid hög temperatur och högt tryck som i solen. Detta beror på att båda atomkärnorna har positiva laddningar som stöter bort varandra, så de måste träffa varandra med mycket hög hastighet för att de ska kunna smälta framgångsrikt.
F: Har någon lyckats kontrollera eller begränsa dessa reaktioner för elproduktion?
S: Inte än - forskare och ingenjörer har försökt i årtionden men har fortfarande många utmaningar innan fusionskraft kan användas som en ren energikälla.
F: Vad har hittills varit framgångsrikt när det gäller kärnfusion?
S: Det enda framgångsrika tillvägagångssättet hittills har varit inom kärnvapen där vätebomben använder en atombomb (fission) för att starta reaktionen.
