Kernenergiequellen: Spaltung, Fusion & Anwendungen

Einleitung

Kernenergie entsteht durch das Spalten schwerer Atome (Spaltung) oder das Verbinden leichter Atome (Fusion), wodurch dann Wärme entsteht. Kernenergie kommt natürlich vor, aber der Mensch hat entdeckt, wie man Kernreaktionen kontrolliert, um elektrische Kraftwerke zu schaffen, Marine-Schiffe anzutreiben und Atomwaffen herzustellen. Obwohl alle Quellen von Kernenergie Atome beinhalten, können die Reaktionen zwischen den Atomen, um die Energie zu erzeugen, auf verschiedene Arten erfolgen.

Spaltung

Eine Quelle von Kernenergie beinhaltet das Spalten von Atomen, oder Spaltung. Um es zu vereinfachen, stellen Sie sich vor, Sie legen mehrere Murmeln dicht beieinander auf den Boden und werfen dann eine einzelne Murmel auf die Gruppe. Die Gruppe würde auseinanderbrechen und andere Murmeln in verschiedene Richtungen schicken. Die Gruppe von Murmeln repräsentiert den Kern oder das Zentrum des Atoms, und die auf die Gruppe geworfene Murmel repräsentiert ein Elektron. Dieses Spalten eines Kerns durch ein Elektron ist die Kernspaltung.

Fusion

Kernfusion ist das Gegenteil von Spaltung und tritt auf, wenn leichte Atome (die weniger Neutronen und Protonen in ihren Kernen haben) unter intensiver Hitze und Druck komprimiert werden, um schwerere Atome zu bilden, wobei Wärme im Prozess freigesetzt wird. Wenn die Bedingungen genau richtig sind, kann mehr Energie erzeugt werden als verbraucht wird. Dies macht diese Quelle von Kernenergie zu einem attraktiven Ziel für die wissenschaftliche Gemeinschaft, sie als eine lebensfähige Energiequelle zu verfolgen. Die Hauptbrennstoffe bei Fusion sind Deuterium und Tritium, beides in der Natur reichlich vorhanden. Die größte Herausforderung für die weit verbreitete Produktion von fusionsbasierter Energie ist die Schaffung eines Kraftwerks, das den enormen Drücken und Temperaturen standhalten kann, die erforderlich sind, um Fusion zu erreichen und aufrechtzuerhalten.

Zerfall

Radioaktiver Zerfall tritt auf, wenn instabile Atome versuchen, stabil zu werden und dabei Energie abgeben. Dies geschieht, weil ein Radioisotop instabile Kerne (die Zentren von Atomen) enthält, die nicht genug Energie haben, um den Kern zusammenzuhalten. Um einen stabilen Zustand zu erreichen, geben die Kerne im Radioisotop Materie und Energie ab, was oft dazu führt, dass sich das Radioisotop in ein neues Element verwandelt.

Menschengemacht vs. Natürlich

Menschengemachte Kernenergie umfasst radioaktiven Fallout aus der Atmosphäre durch Atomwaffentests, die Verwendung von Fusion zur Stromerzeugung in Kernkraftwerken, medizinische Verfahren wie Röntgen- und CT-Scans sowie Laser. Strahlung wird auch von menschengemachten Gegenständen wie Rauchmeldern und Laternenmänteln ausgestrahlt.

Beispiele für natürliche Kernenergie sind die Wärme, die wir von der Sonne erhalten, die das Ergebnis von Kernfusion ist. Zusammen mit der Wärme, die die Sonne liefert, bombardiert kosmische Strahlung aus dem Weltraum ständig die Erde. Gesteine in der Erdkruste strahlen natürliche Strahlung aus und tragen zum Vorkommen von Radon in einigen Häusern bei.