Fusio Nuklearra: Deskribapena, Adibideak, eta Energia Askatzea

Fusio nuklearra deritzon erreakzio nuklearrean, bi nukleo arin batu egiten dira, eta nukleo astunago bat eratzen da. Prozesu horretan energia kantitate oso handia askatzen da. Deuterioaren eta tritioaren hidrogenoen isotopoen fusioa, adibidez, erreakzio honen arabera gertatzen da.

Aktibatze-Energia

Fusio erreakzioan nukleoak hurbildu egin behar dira eta beraien arteko aldarapen elektrostatikoak gainditzeko energia handia behar da, aktibatze-energia izenekoa. Erreakzioa gertatzen denean izugarrizko energia askatzen da eta horrek mantendu egiten du erreakzioa. Izan ere, erreakzioaren jarraipena kontrolatuz gero, energia-iturri bezala aprobetxatu ahal izango litzateke fusio-prozesua. Erreakzioa kontrolatu ezean, eztanda gertatzen da eta hidrogeno-bonban gertatzen den moduan.

Prozesu Kontrolatua eta Ez-Kontrolatua

Prozesu kontrolatua etorkizuneko energi iturritzat hartua izan da, hondar erradiaktibo arriskutsurik sortzen ez duelako, eta itsas uretako deuterioa (hidrogeno-2) bezain ekonomikoak diren erregaietatik hartu daitekeelako. Hala ere, oraindik ez da lortu era errentagarrian, prozesurako behar den aktibazio-energia lortzeko erreaktiboak oso tenperatura altuak behar dituzte eta plasma egoeran daude. Hori dela eta, oso zaila da erreaktiboak konfinatzea. Gaur egun egiten ari diren esperimentuetan plasma berotu eta gero eremu magnetikoak erabiltzen dira hidrogeno nukleoak konfinatzeko. ITER izeneko proiektuan fusioaren bideragarritasuna ikertuko dute.

Masa Galera

Fusio erreakzioan askatzen den energia erreakzioan gertatzen den masa galeraren ondorioa da. Galtzen den masa hori energia bihurtzen da Einstein-en ekuazioaren arabera. Deuterioaren eta tritioaren hidrogenoen isotopoen fusioa, adibidez, sortzen den helio-4 atomo bakoitzeko masa-galera 0,0189 u-koa da; masa-galera horri 17,6MeV-eko energia askapena dagokio.

Lotura Energia

Masa galera kontzeptuarekin erlazionatuta lotura-energia aipatuko dugu. Nukleo baten lotura-energia bere nukleoi isolatuak nukleoa eratzeko biltzean askaturiko energia da. Energia hori, nukleoa apurtu eta bere nukleoiak isolatzeko eman behar zaion energia kantitate berbera da. Nukleoa nukleoi isolatuen multzoa baino egonkorragoa da, izan ere, nukleoaren eraketan energia askatzen baita. Lotura-energia zenbat eta handiagoa izan orduan eta egonkorragoa da nukleoa. Mekanika erlatibistaren arabera, E energia aldakuntza erlazionaturik dago m masaaldakuntzarekin. Honela, nukleoiek beren masaren parte bat galtzen dute nukleoa eratzean. Z protoiz eta (A-Z) neutroiz eratutako nukleoaren masa (masa nuklearra) beti da protoi eta neutroi askeen masen batura baino txikiagoa. Bien arteko diferentzia (m), masa-galera deritzona, era honetan adieraz daiteke: m  ZmP  A Z mn  MN ( ( ) ) : mP protoiaren masa; : mn neutroiaren masa; : M N nukleoaren masa Masa-galerari elkarturiko energia, 2 E mc