Fuziune versus fisiune Understand article

Tradus de Mircea Băduț Fuziunea și fisiunea: ambele eliberează energie, dar cum diferă aceste procese și care sunt implicațiile lor pentru generarea de energie electrică?

În fisiune, energia se obţine prin divizarea atomilor grei (cu masă atomică mare), precum uraniul, în atomi mai mici, precum iod, cesiu, stronțiu, xenon și bariu, pentru a numi doar câțiva. Pe de altă parte, fuziunea combină doi atomi ușori, precum izotopii de hidrogen – deuteriu și tritiu – pentru a forma heliul, un atom mai greu. Ambele reacții degajă energie, o energie care, multiplicată şi colectată într-o centrală atomică, poate fi utilizată pentru a fierbe apă, iar aceasta, antrenând un generator de abur, va produce electricitate.

Stânga: fuziunea, când doi atomi uşori se unesc şi eliberează energie.
Dreapta: fisiunea, când un atom greu se divide şi eliberează energie.
EUROfusion

Fisiunea şi reacţiile în lanţ

Fisiunea este procesul nuclear folosit actualmente în centralele nuclearo-electrice. Procesul este declanșat de atomul de uraniu prin absorbția unui neutron, ceea ce face ca nucleul acestuia să devină instabil. Rezultatul instabilității este ruperea nucleului, în diverse forme, și producerea de alţi neutroni, care la rândul lor lovesc mai mulți atomi de uraniu și îi fac instabili, și procesul continuă mai departe. Această reacție în lanț este cheia reacțiilor de fisiune, şi în condiţii necontrolate ea poate duce la un proces de avalanşă cu risc de accident nuclear. În centralele nucleare convenționale actuale sunt instalate sisteme care moderează reacțiile în lanț, pentru a preveni scenarii de accidente, și sunt luate măsuri de securitate stricte pentru a face față problemelor de proliferare.

Fuziune: inerent sigură, dar cu multe provocări

Spre deosebire de fisiunea nucleară, reacția de fuziune nucleară într-un tokamak este o reacție inerent sigură (neexistând riscul reacţiei în lanţ). Însă motivele care au făcut ca fuziunea să fie atât de dificil de realizat până în prezent sunt aceleași care o fac sigură: este o reacție fin echilibrată şi foarte sensibilă la condiții – reacția încetează dacă plasma este prea rece sau prea fierbinte, ori dacă există prea mult combustibil sau nu este suficient, ori dacă sunt prea mulți contaminanți, sau dacă câmpurile magnetice nu sunt configurate corect pentru a controla turbulența plasmei fierbinți. Acesta este motivul pentru care fuziunea este încă în fază de cercetare și dezvoltare – pe când fisiunea produce de mult timp electricitate.

Energia de legătură

Nucleele mai mici fuzionează și eliberează
energie, până la fier, unde nu mai este
eliberată energie prin fuziune.

EUROfusion

Cheia pentru care unii atomi se divid și eliberează energie, în timp ce alții fuzionează pentru a face același lucru, constă în cât de strâns sunt ținuți împreună protonii și neutronii acelor atomi. Dacă o reacție nucleară produce nuclee care sunt mai strâns legate decât originalele, atunci energia va fi produsă prin fuziune, pe când la fisiune este invers.

Se pare că atomii cu cele mai strâns legate nuclee sunt cei ai elementelor având dimeniunea nucleului apropiată de cea a fierului, care are 26 de protoni. În concluzie, se poate elibera energie fie prin divizarea nucleelor foarte mari, cum ar fi uraniul cu cei 92 de protoni ai săi (rezultând atomi mai mici), fie prin fuzionarea nucleelor foarte ușoare, cum ar fi hidrogenul, elementul cu un singur proton (rezultând atomi mai mari).

Recunoaşteri

Acest articol a fost iniţial publicat în  EUROfusion

Resources

Institution

EUROfusion

License

CC-BY