fission

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Indholdsfortegnelse

/files/9255/=ud_a_60745.mp3?revision=2

fission, proces, hvorved en atomkerne spaltes i to næsten lige store dele under frigørelse af energi i en skala, der er millioner gange større end ved kemiske reaktioner som forbrænding eller eksplosion. Processen kan udløses i en klump 235U ved indfangning af en neutron i en enkelt kerne. Når den spaltes, udsendes der samtidig en ny generation af neutroner. Disse kan nu udløse fission i andre urankerner, osv. Der opstår en kædereaktion, hvorved den kerneenergi, der findes bundet i makroskopiske mængder af uran, frigøres. I atombomber sker frigørelsen eksplosivt, i kernereaktorer ved en kontrolleret proces.

Fission. Bohrs dråbemodel for urankernens fission. Når en neutron indfanges i en urankerne, frigøres neutronens bindingsenergi, hvorved kernen varmes op og kommer i svingninger på samme måde, som det kendes for en væskedråbe. Under svingningen kan kernen antage en langstrakt form med en indsnævring. I denne tilstand holdes den kun sammen af bindinger mellem de få kernepartikler i indsnævringens mindste tværsnit. De elektriske frastødningskræfter mellem protonerne i de to dele bliver da større end tiltrækningskræfterne i indsnævringen, og urankernen vil spaltes i to fissionsfragmenter, som stødes fra hinanden med stor hastighed.

De forekomster af uran og thorium, der findes på Jorden, repræsenterer den sidste efterglød fra en gigantisk supernovaeksplosion, der foregik for ca. 5 mia. år siden i en stjerne nær vores egen Sol. Den oplagrede energi i disse stoffer frigøres ganske langsomt ved udsendelse af alfastråling, en proces, som ikke lader sig påvirke udefra.

Ordet fission kommer af latin fissio 'spaltning', af findere 'spalte, dele'.

Fissionsprocessen blev opdaget i 1938 af de to tyske kemikere O. Hahn og F. Strassmann. Det blev hurtigt klart, at her havde man en proces, der i modsætning til andre kendte kerneprocesser kunne kontrolleres og udnyttes militært. I begge 2. Verdenskrigs modsatte lejre blev der gjort forberedelser hertil. Især USA satte, sammen med England, store kræfter ind i det såkaldte Manhattanprojekt, der kulminerede i august 1945 med bomberne over Hiroshima og Nagasaki. Det blev indledningen til atomalderen med dens nye vilkår for stormagtspolitikken og med dens muligheder for fredelig udnyttelse af atomenergien.

Det var Niels Bohr, der i 1939 sammen med den amerikanske fysiker J.A. Wheeler gav en nærmere forklaring på fissionsprocessen. Den bygger på Bohrs dråbemodel, hvor kernen anskues som en elektrisk ladet dråbe bestående af neutroner og protoner. Stærke kernekræfter mellem protoner eller neutroner, der er naboer til hinanden, holder kernen sammen som en lille dråbe med konstant tæthed og mindst mulig overflade, dvs. som en kugle. Protonerne, der er jævnt fordelt mellem neutronerne, har tillige i kraft af deres elektriske ladning en frastødende virkning på hinanden — med lang rækkevidde. Tendensen til, at kuglen derved kunne svulme op, holdes i skak af kernekræfterne. På den anden side er kernekræfterne mindre virksomme over for ændringer af kernens form. Trækkes dråben ud, så den bliver langstrakt med en indsnævring på midten, vil der opnås et ligevægtspunkt, hvor frastødningen mellem protonerne i de to dele netop er i balance med "nabokræfterne" langs indsnævringen. Herefter vil de langtrækkende elektriske kræfter få overhånd og drive de to dele fra hinanden. Det ligevægtspunkt, der har lavest energi over kuglens grundtilstand, kaldes fissionsbarrieren. I den sjældne uranisotop 235U ligger barrieren 5,6 MeV (mio. elektronvolt) over grundtilstanden. En neutron, der indfanges af kernekræfterne i en 235U-kerne, tilføjer denne en energi på 6,5 MeV, som betegner bindingsenergien for den ekstra neutron. Denne energi er tilstrækkelig til, at tilfældige bevægelser i den dannede compoundkerne efter uhyre kort tid fører kernen mod fuldstændig spaltning.

Den energi, som en neutron tilfører den 140 gange hyppigere uranisotop 238U, er kun 4,9 MeV og derfor ikke tilstrækkelig til at udløse fission. I stedet dannes 239U, som efter to betahenfald bliver til 239Pu, der igen er spalteligt. Der frigøres en energi på 200 MeV ved fissionsprocessen, heraf 170 MeV som bevægelsesenergi hos de to fragmenter. Resten, som bliver til indre energi i fragmenterne, er tilstrækkelig til, at der fra disse udsendes 2-3 neutroner. Det er dette aspekt ved fissionsprocessen, der muliggør kædereaktionen og dermed den tekniske udnyttelse af energien. Ved at betone kernens karakter af en kvantevæske (se atomkerne) kan man forklare adskillige nuancer og afvigelser fra den oprindelige fissionsmodel; for eksempel at de to fissionsfragmenter ikke er nøjagtig lige store, eller at der kan optræde to fissionsbarrierer efter hinanden, således at spaltningen foregår i to trin.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Hvad er et tag? Tags er artiklens nøgleord. Artikler med et fælles tag findes ved at klikke på tagget. Når du er logget ind, kan du tilføje tags og dermed skabe sammenhænge.

© Dette billede må du ...

Fission. Bohrs dråbemodel for urankernens fission. Når en neutron indfanges i en urankerne, frigøres neutronens bindingsenergi, hvorved kernen varmes op og kommer i svingninger på samme måde, som det kendes for en væskedråbe. Under svingningen kan kernen antage en langstrakt form med en indsnævring. I denne tilstand holdes den kun sammen af bindinger mellem de få kernepartikler i indsnævringens mindste tværsnit. De elektriske frastødningskræfter mellem protonerne i de to dele bliver da større end tiltrækningskræfterne i indsnævringen, og urankernen vil spaltes i to fissionsfragmenter, som stødes fra hinanden med stor hastighed.

Viser 1 af 1 billeder

Filer

FilTilføjet af 
[+ud_a_60745.mp3 (6.51 kB)

Ingen beskrivelse

Admin

05/02/2009

Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
12/10/2012
Oprindelig forfatter
SBjOE
30/01/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki