|
'''Kernfusie''' is het samen@jakob._.graumans insta olt|MeV]]):
'''Kernfusie''' is het samensmelten van de kernen van verschillende [[atoom|atomen]], waarbij een andere, zwaardere kern wordt gevormd. Wanneer atomen van lichte elementen zoals [[Waterstof (element)|waterstof]] samensmelten, wordt hierbij een deel van de massa omgezet in [[energie]], in het geval van waterstof ongeveer 0,67%. Het fuseren van zwaardere atomen kost daarentegen juist energie. De overgang tussen 'licht' en 'zwaar' ligt in deze context bij het element [[IJzer (element)|ijzer]].
Voordat in 1938 de Duitse fysicus [[Hans Bethe]] het idee opperde dat de [[zon]] en de [[ster (hemellichaam)|sterren]] hun energie opwekken door kernfusie, was het een raadsel waar al die energie vandaan kwam; alle in die tijd bekende chemische reacties leverden daarvoor veel te weinig energie op. De zon zet per seconde ongeveer 700 miljoen ton waterstof om in circa 695 miljoen ton helium. Het verschil in de massa, rond de 4,4 miljoen ton, is in energie omgezet, waarbij de beroemde formule van [[Albert Einstein]], [[Massa-energierelatie|''E'' = ''mc''²]], geldt. Kernfusie is ook de energiebron van een [[waterstofbom]], die vele malen krachtiger bleek dan de in de jaren veertig ontwikkelde [[atoombom|atoomsplitsingsbom]].
In lichte sterren verloopt de kernfusie van waterstof volgens de [[proton-protoncyclus]], in zwaardere volgens de [[koolstof-stikstofcyclus]]. In oudere sterren volgt dan vaak het [[triple-alfaproces]] met de vorming van koolstof, eventueel gevolgd door andere processen (zoals [[koolstofverbranding]]) tot de vorming van ijzer.
Kernfusie is geen [[kettingreactie]]; er komen geen deeltjes bij vrij die een nieuwe fusie kunnen veroorzaken. Het proces kan slechts aan de gang gehouden worden onder extreem hoge temperatuur en druk, zoals die rond het middelpunt van een ster heersen. Kernfusie laat, in tegenstelling tot [[kernsplijting]], niet noodzakelijkerwijs [[radioactiviteit|radioactieve]] materialen achter als afval. Daarom proberen wetenschappers kernfusie op aarde te ontwikkelen als schone en veilige energiebron. Het vat waarbinnen de reactie plaatsvindt kan echter door bestraling wel radioactief worden.
==Reactie==
[[Bestand:D-t-fusion.png|rechts|245px|Schematische weergave van kernfusie]]
Bij de kernfusie die in fusiereactoren toegepast wordt, worden een [[deuterium]]kern ([[Waterstof (element)|waterstof]] met 1 [[neutron]]) en een [[tritium]]kern (waterstof met 2 neutronen) omgezet in een [[Helium-4|helium-4-kern]], een [[neutron]] en een grote hoeveelheid energie (17,6 [[Elektronvolt|MeV]]):
:<math display="block">\mathrm{^{2}_{1}H\ +\ ^{3}_{1}H \longrightarrow\ ^{4}_{2}He\ +\ ^1_0n\ +\ 17,6\ MeV}</math>
:<chem>^6_3Li + ^1_0n -> ^4_2He + ^3_1H</chem>
Om kernen te laten samensmelten is er een grote [[kinetische energie]] nodig om de kernen bij elkaar te brengen, die al van hun elektronenschillen ontdaan moeten zijn. Een gas dat bestaat uit positief geladen [[atoomkern]]en en negatieve vrije [[elektronele@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans insta@jakob._.graumans instaktron]]en is een [[Plasma (aggregatietoestand)|plasma]], dat ook wel de vierde [[aggregatietoestand]] genoemd wordt. Pas wanneer de kernen dicht genoeg bij elkaar komen krijgt de aantrekkende [[sterke kernkracht]] er vat op, kan de afstotende kracht tussen positieve kernladingen tenietgedaan worden en vindt er fusie plaats. Waterstofisotopen hebben hiervoor in principe voldoende snelheid bij ca. 15 miljoen [[Kelvin (eenheid)|K]]. Voor een acceptabele fusieopbrengst moet de temperatuur echter nog ongeveer tien keer zo hoog liggen, ca. 150 miljoen K.
Om de atomen onder aardse omstandigheden zo heet te krijgen dat ze een plasma worden, wordt er vaak een [[elektrische stroom]] door het gas gestuurd of worden de atoomkernen bestraald met [[microgolf]]straling.
| 