Jadrová syntéza
Jadrová fúzia je proces, pri ktorom sa z dvoch ľahších jadier vytvorí jedno ťažké jadro (časť atómu). Tento proces sa nazýva jadrová reakcia. Uvoľňuje sa pri nej veľké množstvo energie.
Jadro, ktoré vzniklo fúziou, je ťažšie ako ktorékoľvek z východiskových jadier. Nie je však také ťažké ako kombinácia pôvodných hmotností východiskových jadier (atómov). Táto stratená hmotnosť sa mení na veľké množstvo energie. To je znázornené v slávnej Einsteinovej rovnici E=mc2.
K fúzii dochádza v strede hviezd, ako je Slnko. Atómy vodíka sa spájajú a vytvárajú hélium. Uvoľňuje sa pritom veľké množstvo energie. Táto energia poháňa teplo a svetlo hviezdy. Nie všetky prvky sa môžu spájať. Ťažšie prvky sa spájajú ťažšie ako ľahšie. Železo (kov) sa nemôže spájať s inými atómami. To je príčinou zániku hviezd. Hviezdy spájajú všetky svoje atómy, aby vytvorili ťažšie atómy rôznych typov, až kým nezačnú vytvárať železo. Jadro železa sa nemôže spájať s inými jadrami. Reakcie sa zastavia. Hviezda nakoniec vychladne a zanikne.
Na Zemi je veľmi ťažké spustiť reakcie jadrovej syntézy, pri ktorých sa uvoľňuje viac energie, ako je potrebné na spustenie reakcie. Dôvodom je, že fúzne reakcie prebiehajú len pri vysokej teplote a tlaku, ako napríklad na Slnku, pretože obe jadrá majú kladný náboj a kladný odpudzuje kladný. Jediný spôsob, ako zastaviť odpudzovanie, je prinútiť jadrá, aby do seba narážali veľmi vysokou rýchlosťou. To sa deje len pri vysokom tlaku a teplote. Jediným úspešným prístupom boli doteraz jadrové zbrane. Vodíková bomba využíva atómovú (štiepnu) bombu na spustenie fúznych reakcií. Vedci a inžinieri sa už desaťročia snažia nájsť bezpečný a funkčný spôsob kontroly a riadenia fúznych reakcií na výrobu elektrickej energie. Ešte stále musia prekonať mnoho problémov, kým sa energia z jadrovej syntézy bude môcť používať ako čistý zdroj energie.
Slnko získava energiu jadrovou fúziou jadier vodíka na hélium. Vo svojom jadre Slnko každú sekundu spája 620 miliónov ton vodíka.
Verzia periodickej tabuľky prvkov, v ktorej je uvedený pôvod prvkov vrátane hviezdnej nukleosyntézy. Prvky nad 94 sú vytvorené človekom a nie sú zahrnuté.
Na uvoľnenie energie jadrovej syntézy sa používa vodíková reakcia deutéria a trícia (D-T).
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je jadrová fúzia?
Odpoveď: Jadrová fúzia je proces, pri ktorom sa z dvoch ľahších jadier vytvorí jedno ťažké jadro (časť atómu). Tento proces sa nazýva jadrová reakcia a uvoľňuje veľké množstvo energie.
Otázka: Ako tento proces prebieha?
Odpoveď: Jadro vytvorené fúziou je ťažšie ako jedno z východiskových jadier, ale nie je také ťažké ako kombinácia ich pôvodných hmotností. Táto stratená hmotnosť sa mení na veľké množstvo energie, čo možno vidieť v známej Einsteinovej rovnici E=mc2.
Otázka: Kde tento proces prebieha?
Odpoveď: K fúzii dochádza v strede hviezd, ako je napríklad naše Slnko, kde sa atómy vodíka spájajú na hélium a uvoľňujú množstvo energie, ktorá poháňa jeho teplo a svetlo.
Otázka: Môžu sa všetky prvky spájať prostredníctvom fúzie?
Odpoveď: Nie, ťažšie prvky sa spájajú ťažšie ako ľahšie a železo (kov) sa vôbec nemôže spájať s inými atómami. Práve to spôsobuje zánik hviezd, keď sa všetky ich atómy spájajú do ťažších atómov, až kým nezačnú vytvárať železo, ktoré sa už nedá spájať.
Otázka: Je ľahké spustiť reakcie jadrovej syntézy na Zemi?
Odpoveď: Nie, je to veľmi ťažké, pretože tieto reakcie prebiehajú len pri vysokej teplote a tlaku, ako napríklad na Slnku, kvôli tomu, že obe jadrá majú kladné náboje, ktoré sa navzájom odpudzujú, takže musia do seba naraziť veľmi vysokou rýchlosťou, aby sa úspešne spojili.
Otázka: Podarilo sa niekomu tieto reakcie kontrolovať alebo obmedziť na výrobu elektrickej energie?
Odpoveď: Zatiaľ nie - vedci a inžinieri sa o to pokúšajú už desaťročia, ale stále je pred nimi veľa výziev, kým sa energia z jadrovej syntézy bude môcť využívať ako čistý zdroj energie.
Otázka: Čo sa doteraz podarilo v súvislosti s jadrovou fúziou?
Odpoveď: Jediný úspešný prístup bol doteraz v jadrových zbraniach, kde sa pri vodíkovej bombe na spustenie reakcie používa atómová (štiepna) bomba.
