Kemi för icke-studenter

Hur föds grundämnen?

Ett antal reaktioner äger rum i solen som inte kan kopieras på jorden. Vissa av dessa reaktioner innebär att stora grundämnen bildas från mindre grundämnen. Hittills har vi bara kunnat observera bildning av mycket små grundämnen här på jorden. Den observerade reaktionssekvensen verkar vara följande: Väte-1-atomer kolliderar för att bilda de större väteisotoperna väte-2 (deuterium) och väte-3 (tritium). Under processen bildas positroner och gammastrålar. Positronerna kolliderar med alla tillgängliga elektroner och förintas, vilket ger upphov till fler gammastrålar. I processen produceras enorma mängder energi för att hålla oss varma och fortsätta leverera reaktioner.

Kärnfusion

I motsats till kärnklyvning, som resulterar i att mindre isotoper bildas av större isotoper, är målet med kärnfusion att producera större material genom kollision av mindre atomer. Att de mindre atomerna tvingas samman resulterar i tätare packning och frisättning av energi. Som framgår av figur 1 frigörs energi vid bildandet av den större atomen helium (He) från fusionen av väte-2 och väte-3 samt från utstötningen av en neutron.

Detta frigörande av energi är det som driver forskningen om fusionsreaktorer idag. Om en sådan reaktion skulle kunna åstadkommas effektivt på jorden skulle den kunna utgöra en ren källa till kärnenergi. Till skillnad från fissionsreaktioner producerar kärnfusion inga radioaktiva produkter som utgör en fara för levande system.

Kärnfusionsreaktioner i laboratoriet har varit utomordentligt svåra att åstadkomma. Det krävs extremt höga temperaturer (i miljontals grader). Metoder måste utvecklas för att tvinga ihop atomerna och hålla ihop dem tillräckligt länge för att de ska kunna reagera. De neutroner som frigörs under fusionsreaktionerna kan interagera med atomer i reaktorn och omvandla dem till radioaktivt material. Det har skett vissa framgångar inom området för kärnfusionsreaktioner, men resan till genomförbar fusionskraft är fortfarande lång och osäker.

Sammanfattning

• Kärnfusionsprocessen beskrivs.
• Exempel på kärnfusionsreaktioner ges.

Praktik

Läs materialet på ling nedan och besvara följande frågor:

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

1. Vilka temperaturer krävs för att fusion ska uppstå?
2. Varför behövs högt tryck?
3. Vad gör en reaktor med magnetisk inneslutning?
4. Hur fungerar en metod med tröghetsinneslutning?

Review

1. Vad är kärnfusion?
2. Varför är kärnfusion intressant idag?
3. Vad är ett problem med att studera kärnfusion i laboratoriet?

Glossar