Kemi for ikke-studerende

Hvordan opstår grundstoffer?

Der foregår en række reaktioner i solen, som ikke kan kopieres på Jorden. Nogle af disse reaktioner indebærer, at der dannes store grundstoffer fra mindre grundstoffer. Hidtil har vi kun været i stand til at observere dannelsen af meget små grundstoffer her på Jorden. Den observerede reaktionssekvens ser ud til at være følgende: Hydrogen-1-atomer støder sammen for at danne de større hydrogenisotoper, hydrogen-2 (deuterium) og hydrogen-3 (tritium). Under processen dannes der positroner og gammastråler. Positronerne vil kollidere med eventuelle tilgængelige elektroner og annihilere, hvorved der dannes mere gammastråling. I processen produceres enorme mængder energi til at holde os varme og fortsætte forsyningsreaktionerne.

Kernefusion

I modsætning til kernespaltning, som resulterer i, at der dannes mindre isotoper ud fra større isotoper, er målet med kernefusion at fremstille større materialer ved sammenstød mellem mindre atomer. Tvangsbelastningen af de mindre atomer sammen resulterer i en tættere pakning og frigivelse af energi. Som det fremgår af figur 1, frigøres der energi ved dannelsen af det større atom, helium (He), fra fusionen af hydrogen-2 og hydrogen-3 samt fra uddrivelsen af en neutron.

Denne frigivelse af energi er det, der driver forskningen i fusionsreaktorer i dag. Hvis en sådan reaktion kunne gennemføres effektivt på Jorden, kunne det give en ren kerneenergikilde. I modsætning til fissionsreaktioner producerer kernefusion ikke radioaktive produkter, der udgør en fare for levende systemer.

Kernefusionsreaktioner i laboratoriet har været overordentlig vanskelige at opnå. Der kræves ekstremt høje temperaturer (i millionvis af grader). Der skal udvikles metoder til at tvinge atomerne sammen og holde dem sammen længe nok til at reagere. De neutroner, der frigives under fusionsreaktionerne, kan interagere med atomer i reaktoren og omdanne dem til radioaktive materialer. Der har været en vis succes inden for kernefusionsreaktioner, men rejsen til gennemførlig fusionskraft er stadig lang og usikker.

Summary

• Der beskrives en proces med kernefusion.
• Der gives eksempler på atomfusionsreaktioner.

Praksis

Læs materialet på ling nedenfor og besvar følgende spørgsmål:

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

1. Hvilke temperaturer skal der til, for at fusion kan finde sted?
2. Hvorfor er der behov for højt tryk?
3. Hvad gør en magnetisk indeslutningsreaktor?
4. Hvordan virker en inertial indeslutningsmetode?

Review

1. Hvad er kernefusion?
2. Hvorfor er kernefusion interessant i dag?
3. Hvad er et af problemerne ved at studere kernefusion i laboratoriet?

Glossar