Τι είναι η Πυρηνική Αλλαγή;

Α πυρηνική αλλαγή είναι η διαδικασία με την οποία οι πυρήνες ορισμένων ισοτόπων αλλάζουν αυθόρμητα ή αναγκάζονται να στραφούν σε δύο ή περισσότερα διαφορετικά ισότοπα.

Οι τρεις κύριοι τύποι πυρηνικής αλλαγής της ύλης είναι η φυσική ραδιενεργός αποσύνθεση, η πυρηνική σχάση και η πυρηνική σύντηξη.

Εκτός από την πυρηνική ενέργεια, οι άλλες δύο αλλαγές της ύλης είναι οι φυσικές και χημικές. Το πρώτο δεν συνεπάγεται καμία αλλαγή στη χημική του σύνθεση. Εάν κόψετε ένα κομμάτι φύλλου αλουμινίου, εξακολουθεί να είναι αλουμινόχαρτο.

Όταν συμβαίνει μια χημική αλλαγή, αλλάζει και η χημική σύνθεση των εμπλεκόμενων ουσιών. Για παράδειγμα, η καύση άνθρακα συνδυάζεται με οξυγόνο, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO2).

Η πυρηνική αλλαγή και οι κύριοι τύποι της

Φυσική ραδιενεργή αποσύνθεση

Όταν ένα ραδιοϊσότοπο εκπέμπει σωματίδια άλφα ή βήτα, συμβαίνει μια μετασχηματισμός ενός στοιχείου, δηλαδή μια μεταβολή από ένα στοιχείο σε άλλο.

Έτσι, το ισότοπο που προκύπτει έχει διαφορετικό αριθμό πρωτονίων από το αρχικό ισότοπο. Στη συνέχεια συμβαίνει μια πυρηνική αλλαγή. Η αρχική ουσία (ισότοπο) έχει καταστραφεί, σχηματίζοντας μια νέα ουσία (ισότοπο).

Με αυτή την έννοια, υπάρχουν φυσικά ραδιενεργά ισότοπα από τον σχηματισμό της Γης και παράγονται συνεχώς από πυρηνικές αντιδράσεις κοσμικών ακτίνων με άτομα στην ατμόσφαιρα. Αυτές οι πυρηνικές αντιδράσεις δημιουργούν τα στοιχεία του σύμπαντος.

Αυτοί οι τύποι αντιδράσεων παράγουν σταθερά και ραδιενεργά ισότοπα, πολλά από τα οποία έχουν χρόνο ημιζωής αρκετών δισεκατομμυρίων ετών.

Τώρα, αυτά τα ραδιενεργά ισότοπα δεν μπορούν να σχηματιστούν κάτω από φυσικές συνθήκες που είναι χαρακτηριστικές του πλανήτη Γη.  

Ως αποτέλεσμα της ραδιενεργού αποσύνθεσης, η ποσότητα και η ραδιενέργεια μειώνονται σταδιακά. Ωστόσο, λόγω αυτών των μακρών ημιζωών, η ραδιενέργεια ήταν σημαντική μέχρι στιγμής.

Πυρηνική αλλαγή με σχάση

Ο κεντρικός πυρήνας ενός ατόμου περιέχει πρωτόνια και νετρόνια. Στην σχάση, αυτός ο πυρήνας διαιρείται είτε με ραδιενεργή αποσύνθεση είτε επειδή βομβαρδίζεται από άλλα υποατομικά σωματίδια γνωστά ως νετρίνα.

Τα κομμάτια που προκύπτουν έχουν λιγότερη μάζα σε συνδυασμό από τον αρχικό πυρήνα. Αυτή η χαμένη μάζα γίνεται πυρηνική ενέργεια. 

Με τον τρόπο αυτό, πραγματοποιούνται ελεγχόμενες αντιδράσεις σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής για την απελευθέρωση ενέργειας. Η ελεγχόμενη σχάση προκύπτει όταν ένα πολύ ελαφρύ νετρίνο βόμβες στον πυρήνα ενός ατόμου.

Σπάει, δημιουργώντας δύο μικρότερους πυρήνες παρόμοιου μεγέθους. Η καταστροφή απελευθερώνει μια σημαντική ποσότητα ενέργειας - έως και 200 ​​φορές εκείνη του νετρονίου που ξεκίνησε τη διαδικασία.

Από μόνη της, αυτό το είδος πυρηνικής αλλαγής έχει μεγάλες δυνατότητες ως πηγή ενέργειας. Ωστόσο, αποτελεί πηγή πολλαπλών ανησυχιών, ιδίως εκείνων που σχετίζονται με την ασφάλεια και το περιβάλλον.

Πυρηνική αλλαγή με σύντηξη

Η σύντηξη είναι η διαδικασία με την οποία ο ήλιος και άλλα αστέρια παράγουν φως και θερμότητα. Σε αυτή την πυρηνική διαδικασία, η ενέργεια παράγεται από τη διάσπαση των ελαφρών ατόμων. Είναι η αντίθετη αντίδραση στη σχάση, όπου τα βαρέα ισοτόπια είναι διαιρεμένα.

Στη Γη, η πυρηνική σύντηξη επιτυγχάνεται ευκολότερα συνδυάζοντας δύο ισότοπα υδρογόνου: δευτέριο και τρίτιο.

Το υδρογόνο, που σχηματίζεται από ένα μόνο πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, είναι το ελαφρύτερο από όλα τα στοιχεία. Το δευτέριο, συχνά αποκαλούμενο "βαρύ ύδωρ", έχει στον πυρήνα του ένα επιπλέον νετρόνιο.

Από την πλευρά του, το τρίτιο έχει δύο επιπλέον νετρόνια και επομένως είναι τρεις φορές βαρύτερο από το υδρογόνο.

Ευτυχώς, το δευτέριο βρίσκεται στο θαλασσινό νερό. Αυτό σημαίνει ότι θα υπάρξει καύσιμο για τη σύντηξη ενώ υπάρχει νερό στον πλανήτη.

Αναφορές

1. Miller, G.T. και Spoolman, S.E. (2015). Περιβαλλοντική επιστήμη Μασαχουσέτη: Εκμάθηση των υπηρεσιών.
2. Miller, G.T. και Spoolman, S.E. (2014). Βασικά στοιχεία στην οικολογία. Κονέκτικατ: Εκμάθηση των πόρων.
3. Cracolice, Μ. S. and Peters, Ε. Ι. (2012). Εισαγωγική Χημεία: Μια ενεργή προσέγγιση μάθησης. Καλιφόρνια: Μάθηση των υπηρεσιών.
4. Konya, J. and Nagy, Ν. Μ. (2012). Πυρηνική και ραδιοχημεία. Μασαχουσέτη: Elsevier.
5. Taylor Redd, Ν. (2012, 19 Σεπτεμβρίου). Τι είναι η σχάση; Στη ζωντανή επιστήμη. Ανακτήθηκε στις 2 Οκτωβρίου 2017 από τη διεύθυνση lifecience.com.
6. Πυρηνική σύντηξη. (s / f). Στο Κέντρο Πυρηνικής Επιστήμης και Τεχνολογίας. Ανακτήθηκε στις 02 Οκτωβρίου 2017, από nuclearconnect.org.