Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe verschillen nucleaire reacties die plaatsvinden in de zon van een reactor?

Hier is een uitsplitsing van de belangrijkste verschillen tussen nucleaire reacties in de zon en die in een reactor:

zon:

* brandstof: Voornamelijk waterstofisotopen (deuterium en tritium), met een kleine hoeveelheid zwaardere elementen.

* proces: Nucleaire fusie, met name de proton-proton kettingreactie. Dit omvat een reeks stappen waarbij waterstofkernen (protonen) samensmelten om heliumkernen te vormen, waardoor energie wordt vrijgeeft.

* Temperatuur en druk: Extreem hoge temperaturen (miljoenen graden Celsius) en immense druk als gevolg van zwaartekracht, waardoor de omstandigheden nodig zijn die nodig zijn voor fusie.

* Controle: De fusie van de zon is van nature zelfregulerend. Als de snelheid van fusie toeneemt, nemen de druk en temperatuur toe, duwt het plasma naar buiten en vertraagt ​​de reactie.

* afvalproducten: Voornamelijk helium, met sporenhoeveelheden zwaardere elementen.

* Efficiëntie: De zon zet een kleine deel van zijn massa om in energie, maar vanwege zijn enorme omvang is het voldoende om zijn helderheid voor miljarden jaren te behouden.

kernreactor:

* brandstof: Typisch uranium (verrijkt in de splijtbare isotoop uranium-235) of plutonium.

* proces: Nucleaire splijting, waarbij zware atoomkernen (zoals uranium) worden opgesplitst door neutronen, waardoor energie en meer neutronen worden vrijgeeft. Deze neutronen veroorzaken verdere splijting, wat leidt tot een kettingreactie.

* Temperatuur en druk: Veel lagere temperaturen dan de zon (honderden graden Celsius) en gecontroleerde druk.

* Controle: De splijtingssnelheid wordt geregeld met behulp van controlestangen (gemaakt van neutronenabsorberende materialen) om overtollige neutronen te absorberen en een weggelopen reactie te voorkomen.

* afvalproducten: Zeer radioactieve splijtingsproducten en transuranische elementen.

* Efficiëntie: Efficiënter dan fusie in termen van energieafgifte per massa -eenheid, maar nog steeds slechts een kleine fractie massa omzetten in energie.

Belangrijkste verschillen:

* brandstoftype: De zon gebruikt voornamelijk waterstof, terwijl reactoren zwaardere elementen zoals uranium gebruiken.

* proces: De zon gebruikt fusie, waarbij lichtere kernen combineren; Reactoren gebruiken splijting, waarbij zwaardere kernen splitsen.

* Temperatuur en druk: De zon heeft een enorm hogere temperatuur en druk als gevolg van de zwaartekracht, terwijl reactoren op veel lagere niveaus werken.

* Controle: De fusie van de zon wordt van nature geregeld door de zwaartekracht, terwijl reactoren actieve controlemechanismen vereisen.

* afvalproducten: De zon produceert voornamelijk helium, terwijl reactoren een breed scala aan radioactieve isotopen produceren.

In wezen is de zon een gigantische natuurlijke fusiereactor, terwijl door mensen gebouwde reactoren zijn ontworpen om splijting te benutten.