Fussion

Intro:

fusion betyder sammensmeltning.

Inde for fysikken betyder fusion sammensmeltning af flere mindre atomkerner til større atomkerner samt biprodukter som for eksempel Neutroner.

Fusion bruges meget til hverdag, vi bruger det ikke personligt da det at skabe det kunstigt og kontrolleret, stadig kun er på et eksperimentalt stadie. Fusion ligger bland andet til grunde for solens energiudstråling.

Udover at fusions processen ligger til grunde for solens eksistens og derved ligger til grunde for alt liv på jorden, har fusion også en anvendelighed her på jorden.
Vi har meget få ting vi kan bruge fusion til, de bruges militært i en brintbombe. Det er muligt at bruge fusion i en bombe fordi det ikke behøver at være særlig kontrolleret, hvorimod hvis vi skal bruge det civilt bliver vi nød til at lave kontrolleret fusion, Hvilket stadig kun er i eksperimental fasen.
Solen:

Processen for fussion findes i stjerner også vores sol som jo er en stjerne, processen begynder allerede når stjernerne ikke er andet end en stor brint sky. Først går et brint atom sammen med et andet brint atom hvorved de bliver til helium, når der stjernen er løbet tør for Brintatomer, begynder en ny fusions process, her lægger tre heliumatomer sig sammen til et kulstofatom.

Hvis en stjerne er stor nok kan den fortsætte sin fusions processer indtil den bliver til jern, hvorefter fusions processen ophører. Når stjerner er mere end halvanden gang så tunge som Solen, kan atomerne i kernen ikke klare presset. Elektronerne bliver presset ind protonerne og bliver til neutroner. Når dette sker, bliver de yderste dele af stjernen blæst væk. Den er nu en neutronstjerne Hvis stjerner bliver endnu større, bliver de til sorte huller.

Udover at fusionsprocesser altså ligger til grund for Solens energiomsætning og således er forudsætning for alt liv på Jorden, har teknologi der baserer sig på fusion, såvel civile som militære anvendelser.

Brintbomber udgør forlængst en etableret del af stormmagternes våbenarsenal. En brintbombe skal detoneres af en fusionsbaseret bombe, men overgår så til gengæld denne i sprængkraft med en faktor 1.000

Fusionskraft dvs. el-produktion som bygger på kontrolleret fusion, er endnu i udviklingsfasen. Lykkes det at overvinde de praktiske vanskeligheder, haves en næsten uudtømmelig energikilde, idet brændslet udgøres af deuterium som kan udvindes af vand, og tritium som kan fremstilles af litium beskydning med neutroner. Det væsentligste problem er at opbevare et plasma bestående af deuteriumkerner og tritiumkerner ved en temperatur som er passende høj til at fusionsreaktionen kan forløbe med nettoenergigevinst.

En væsentlig energi barriere af elektrostatiske kræfter skal overvindes, før fusion kan forekomme. På store afstande to nøgne kerner frastøder hinanden på grund af den frastødende elektrostatiske kraft mellem deres positivt ladede protoner. Hvis to kerner kan bringes tæt nok, men tilsammen kan de elektrostatiske frastødning løses ved den attraktive kernekraft, som er stærkere på tæt afstand.

Når en nukleon som en proton eller neutron føjes til en kerne,de nukleare kraft tiltrækker det til andre nukleoner, men først og fremmest til sine umiddelbare naboer på grund af den korte rækkevidde af kraft. Den nukleoner i det indre af en kerne har flere tilstødendenukleoner end på overfladen. Da mindre kerner har en større overflade-til-volumenforhold, de bindende energi pr. nukleon grund en nuklear kraft generelt stiger med størrelsen af kernen, men nærmer sig en grænseværdi, der svarer til den, en kernemeden diameter på omkring fire nukleoner.

Fusioner:

En af fusions processerne er når fire hydrogen kerner smelter sammen til en heliumkerne, som det ses i formlen her under.

hvor e+ og ν betegner hhv. en positron og en neutrino og hvor Ɛ er den frisatte energi, som i dette tilfælde er 26,7 megaelektronvolt.

Man er yderst interesseret i at få fusions energi, fordi hvis man kan overkomme de praktiske vanskeligheder er det en næsten uudtømmelig energikilde, da brændslet består af deuterium (som let kan udvindes af vand) og af tritium (som kan fremstilles af litium ved at beskyde det med neutroner).

Deuterium og tritium fusionen

Det største problem der er ved fusions eneregi er dog at kunne opbevare plasma bestående af tritiumkerner og deuteriumkerner under en temperatur der er høj nok til at man kan udvinde noget brugbart fra det.

De vigtigste fusion processer i naturen er det som holder stjernerne i gang, den sammensmeltningen af fire protoner til en alpha partikel, med udgivelsen af to positroner, to neutrinoer (som ændrer to protoner til neutroner), og energi, men flere individuellereaktioner er involveret, afhængigt af massen af stjernen.

For stjerner som har samme størrelse som solen eller mindre, proton-protonkæden dominerer. I tungere stjerner er CNO cyklus der bliver brugt. Begge processer er ansvarlig for skabelsen af nye elementer som en del af stjernernes nukleosyntese

CNO Cyklus Proton-Proton kæden