Natuurkunde · Begrippenlijst

Wat is Kernfusie?

Definitie 33.16 Natuurkunde bovenbouw · Hoofdstuk 33 — Kernenergie: splijting, fusie, E=mc2

Kernfusie is het samensmelten van twee lichte kernen tot een zwaardere, steviger gebonden kern. De best bereikbare reactie huwt deuterium en tritium, de zware isotopen van waterstof (Hoofdstuk 19):

12H+13H24He+01n.{}^{2}_{1}\mathrm{H} + {}^{3}_{1}\mathrm{H} \longrightarrow {}^{4}_{2}\mathrm{He} + {}^{1}_{0}\mathrm{n}.

Voorbeelden

Voorbeeld 33.17 (D–T, gewogen)

Ervóór: 2.01355+3.01550=5.02905u2.01355 + 3.01550 = 5.029\,05\,\mathrm{u}; erna: 4.00151+1.00866=5.01017u4.00151 + 1.00866 = 5.010\,17\,\mathrm{u}; dus Δm=0.01888u\Delta m = 0.018\,88\,\mathrm{u} en E17.6MeVE \approx 17.6\,\mathrm{MeV}, waarvan vier vijfde op het neutron — minder dan een kernsplijting, maar uit vijf nucleonen in plaats van 236236: ongeveer 3.4×1014J3.4 \times 10^{14}\,\mathrm{J} per kilogram brandstof, vier keer de splijting. Helium-4 (Voorbeeld 33.6) is opnieuw de as.

Voorbeeld 33.21 (De energieladder, per kilogram)

Energie per kilogram brandstof: steenkool, 3.0×107J3.0 \times 10^{7}\,\mathrm{J}; uranium-235 door kernsplijting, 8.2×1013J8.2 \times 10^{13}\,\mathrm{J}; deuterium–tritium door kernfusie, 3.4×1014J3.4 \times 10^{14}\,\mathrm{J}; volledige omzetting (E=mc2E = mc^2), 9.0×1016J9.0 \times 10^{16}\,\mathrm{J}. Zes ordegrootten scheiden de chemie van de kern — de reden dat een reactor per vrachtwagen wordt bevoorraad en een kolencentrale per goederentrein.

Lees in het hoofdstuk →