Rieth József: Anyagvilág - Háttéranyag:

Magfúzió

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Sugárzás-időszak     

Fúzió = egyesülés. Két könnyebb atommag összeolvadását és egyetlen, nagyobb atommag kialakulásának folyamatát fúziónak nevezzük.

Gyakorlati szempontból az egyik legfontosabb fúziós atommag-reakció, a deutérium-tricium fúzió végbemenetelét mutatja az alábbi ábra:

A fúzió energiaviszonyai Képzeljük el, hogy két atommag egymás felé tart, s amikor megközelítik egymást, egyesülnek. Ahogyan közelítenek egymás felé, a Coulomb-taszítás miatt egyre lassulnak, s kezdeti mozgási energiájuk elektrosztatikus potenciális energiává alakul. A potenciális energia menetét az alábbi ábra szemlélteti:

Kölcsönhatási energia egymás felé közeledő atommagok között

Amíg elég távol vannak egymástól, a Coulomb-potenciál "megmászásához" energia befektetése szükséges. Amikor azonban egymást a vonzó magerők hatótávolságán belül megközelítették, a két atommag "beleesik" a mély, nukleáris potenciálkútba. A kötési energia felszabadul.

A fúzió létrejöttéhez tehát energia befektetése szükséges - ez az ún. aktiválási energia. Ennek nagysága a Coulomb-energia segítségével kiszámítható - az ábrán ez a potenciálgát maximuma. Ezzel az energiával kell rendelkezni a reakciópartnereknek ahhoz, hogy egymást kellően meg tudják közelíteni. Kis valószínűséggel - alagúteffektussal - akkor is bekövetkezhet a fúzió, ha a részecskék energiája nem éri el a potenciálgát maximumát. Ennek a valószínűsége azonban a részecskék energiájának csökkenésével nagyon gyorsan csökken.

Atommagok fúzióját - kísérleti célokból - legegyszerűbben gyorsító berendezésekkel lehet megvalósítani, hiszen elegendő az atommagokat az aktiválási energia nagyságú mozgási energiára felgyorsítani, és rá kell a nyalábot lőni a céltágyra. Az ún. neutrongenerátorok ilyen módon, a fúzió segítségével állítanak elő nagy energiájú neutronokat. Sajnos azonban ez a módszer makroszkopikus mennyiségű fúziós energia termelésére nem megfelelő, hiszen a gyorsító nyalábjában csak viszonylag kevés részecskét lehet felgyorsítani, és ezek sem mind okoznak fúziós reakciót.

Makroszkopikus mennyiségű részecskének jelenleg csak a hőmérséklet növelésével lehet az aktiválási energia leküzdéséhez szükséges mozgási energiát adni.

Az ehhez szükséges hőmérséklet a képlet segítségével becsülhető. Ennek alapján hidrogén-izotópok (pl. deuteronok) fúziójához nagyságrendileg 100 millió fokos hőmérséklet kell, bár számottevő fúziós sebességet csak néhányszor százmillió foknál várunk. Ez a hőmérséklet a csillagok belsejében megvan, és itt a Földön atomrobbanással előállítható.

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Sugárzás-időszak     

---------------

http://www.sulinet.hu/tart/ncikk/Rab/0/17884/fuzio2.htm