Vad är en kärnförändring?
En kärnförändring är den process genom vilken kärnorna i vissa isotoper förändras spontant eller tvingas växla till två eller flera olika isotoper.
De tre huvudtyperna av nukleär förändring av materia är naturligt radioaktivt förfall, kärnklyvning och kärnfusion.
Förutom kärnan är de andra två förändringarna av materia den fysiska och kemiska. Den första innebär inte någon förändring i sin kemiska sammansättning. Om du skär en bit aluminiumfolie, är det fortfarande aluminiumfolie.
När en kemisk förändring uppträder förändras också de kemiska kompositionerna hos de involverade ämnena. Till exempel kombinerar brinnande kol med syre, bildande koldioxid (CO2).
Kärnförändringen och dess huvudtyper
Naturligt radioaktivt förfall
När en radioisotop emitterar alfa- eller beta-partiklar uppträder en transmutation av ett element, det vill säga en förändring från ett element till en annan.
Den resulterande isotopen har sålunda ett annat antal protoner än den ursprungliga isotopen. Då inträffar en kärnförändring. Den ursprungliga substansen (isotopen) har förstörts och bildar ett nytt ämne (isotop).
I detta avseende har naturliga radioaktiva isotoper varit närvarande sedan jordens bildning och produceras kontinuerligt genom kärnreaktioner av kosmiska strålar med atomer i atmosfären. Dessa kärnreaktioner ger upphov till universums element.
Dessa typer av reaktioner producerar stabila och radioaktiva isotoper, varav många har halveringstid på flera miljarder år.
Nu kan dessa radioaktiva isotoper inte bildas under naturliga förhållanden som är karakteristiska för planeten Jorden.
Som ett resultat av radioaktivt förfall har dess kvantitet och radioaktivitet gradvis minskat. På grund av dessa långa halveringstid har dess radioaktivitet dock varit betydande hittills.
Kärnförändring genom klyvning
En atoms centrala kärna innehåller protoner och neutroner. Vid fission delas denna kärna antingen genom radioaktivt förfall eller för att den bombarderas av andra subatomära partiklar som är kända som neutrinos.
De resulterande bitarna har mindre massa kombinerad än den ursprungliga kärnan. Denna förlorade massa blir kärnenergi.
På detta sätt utförs kontrollerade reaktioner vid kärnkraftverk för att frigöra energi. Kontrollerad fission uppträder när en mycket lätt neutrino bombarderar kärnan hos en atom.
Det bryts, vilket skapar två mindre kärnor av samma storlek. Förstörelsen frigör en betydande mängd energi - upp till 200 gånger den för neutronen som initierade proceduren.
I själva verket har denna typ av kärnförändring stor potential som en energikälla. Det är emellertid en källa till flera problem, särskilt de som rör säkerhet och miljö.
Kärnförändring genom fusion
Fusion är processen där solen och andra stjärnor genererar ljus och värme. I denna kärnprocess produceras energi genom upplösning av ljusatomer. Det är den motsatta reaktionen på fission, där de tunga isotoperna delar sig.
På jorden är nukleär fusion lättare att uppnå genom att kombinera två isotoper av väte: deuterium och tritium.
Väte, bildad av en enda proton och en elektron, är det lättaste av alla element. Deuterium, som ofta kallas "tungt vatten", har en extra neutron i kärnan.
Tritium har för sin del två ytterligare neutroner och är därför tre gånger tyngre än väte.
Lyckligtvis finns deuterium i havsvatten. Det betyder att det kommer bränsle för fusionen medan det finns vatten på planeten.
