Chemie pro nematuranty

Jak vznikají prvky

Na Slunci probíhá řada reakcí, které nelze na Zemi napodobit. Některé z těchto reakcí zahrnují vznik velkých prvků z menších. Zatím jsme zde na Zemi mohli pozorovat pouze vznik velmi malých prvků. Sled pozorovaných reakcí vypadá následovně: Atomy vodíku-1 se srážejí za vzniku větších izotopů vodíku, vodíku-2 (deuterium) a vodíku-3 (tritium). Při tomto procesu vznikají pozitrony a záření gama. Pozitrony se srazí s volnými elektrony a anihilují, čímž vznikne více záření gama. Při tomto procesu vzniká obrovské množství energie, která nás zahřívá a pokračuje v zásobovacích reakcích.

Jaderná fúze

Na rozdíl od jaderného štěpení, při kterém vznikají menší izotopy z větších, je cílem jaderné fúze výroba větších materiálů ze srážky menších atomů. Vtlačení menších atomů do sebe vede k jejich těsnějšímu nabalení a uvolnění energie. Jak je vidět na obrázku 1, energie se uvolňuje při vzniku většího atomu, helia (He), ze slučování vodíku-2 a vodíku-3 a také z vypuzení neutronu.

Toto uvolňování energie je dnes hnací silou výzkumu fúzních reaktorů. Pokud by se takovou reakci podařilo efektivně uskutečnit na Zemi, mohla by poskytnout čistý zdroj jaderné energie. Na rozdíl od štěpné reakce při jaderné fúzi nevznikají radioaktivní produkty, které by představovaly nebezpečí pro živé systémy.

Jaderné fúzní reakce v laboratoři bylo mimořádně obtížné dosáhnout. Jsou zapotřebí extrémně vysoké teploty (v řádech milionů stupňů). Musí být vyvinuty metody, které donutí atomy spojit se a udržet je pohromadě dostatečně dlouho, aby mohly reagovat. Neutrony uvolněné při fúzních reakcích mohou interagovat s atomy v reaktoru a přeměnit je na radioaktivní materiály. V oblasti fúzních reakcí bylo dosaženo určitých úspěchů, ale cesta k realizovatelné fúzní energii je ještě dlouhá a nejistá.

Shrnutí

• Popisuje se proces jaderné fúze.
• Uvedeny jsou příklady reakcí jaderné fúze.

Praxe

Přečtěte si materiál na ling níže a odpovězte na následující otázky:

http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor.htm

1. Jaké teploty jsou potřeba k tomu, aby došlo k fúzi?
2. Proč je potřeba vysoký tlak?
3. Co dělá reaktor s magnetickým udržením?
4. Jak funguje metoda inerciálního udržení?

Přehled

1. Co je jaderná fúze?
2. Proč je dnes jaderná fúze zajímavá?
3. Jaký je jeden z problémů při studiu jaderné fúze v laboratoři?

Glosář

.