Kärnklyvning är en process där kärnan i en atom delas i två eller flera mindre kärnor, tillsammans med frigörandet av energi. Denna process är en typ av radioaktivitet och används i olika tillämpningar, inklusive kärnkraftverk och atombomber.
Radioaktivitet är den process genom vilken instabila atomkärnor förlorar energi genom att sända ut strålning. Det finns tre huvudtyper av strålning: alfapartiklar, beta-partiklar och gammastrålar. Dessa utsläpp kan vara skadliga, men de har också användbara tillämpningar inom medicin, industri och energiproduktion.
Atomer är materiens grundläggande byggstenar. De består av en kärna, som innehåller protoner och neutroner, och elektroner som kretsar kring kärnan. Antalet protoner i kärnan bestämmer grundämnet. Till exempel har väte en proton, medan uran har 92 protoner.
Under kärnklyvning absorberar kärnan i en tung atom, såsom uran-235 eller plutonium-239, en neutron. Detta gör kärnan instabil, vilket gör att den delar sig i två mindre kärnor, så kallade fissionsfragment. Tillsammans med dessa fragment frigörs flera neutroner och en stor mängd energi.
Neutronerna som frigörs under fission kan fortsätta att orsaka fler fissionsreaktioner i närliggande kärnor. Detta skapar en kedjereaktion. Om kedjereaktionen är kontrollerad kan den användas för att producera energi i ett kärnkraftverk. Om det är okontrollerat kan det resultera i en explosion, som i en atombomb.
Energin som frigörs vid kärnklyvning kommer från de starka kärnkrafter som håller samman kärnan. När kärnan splittras omvandlas en del av denna energi till värme och strålning. Denna energi kan utnyttjas för att generera elektricitet.
Kärnkraftverk: I ett kärnkraftverk producerar kontrollerade fissionsreaktioner värme, som används för att generera ånga. Ångan driver turbiner som producerar elektricitet. Denna process producerar inga växthusgaser, vilket gör den till ett renare alternativ till fossila bränslen.
Medicinsk användning: Radioaktiva isotoper som produceras av fission används vid medicinsk bildbehandling och cancerbehandling. Till exempel används jod-131 för att behandla sköldkörtelcancer.
Atombomber: Okontrollerade fissionsreaktioner används i atombomber. Det snabba frigörandet av energi orsakar en massiv explosion.
Du kan demonstrera en kedjereaktion med dominobrickor. Sätt upp en rad dominobrickor som står på ända. När du välter den första dominon kommer det att få nästa att falla, och så vidare, vilket skapar en kedjereaktion. Detta liknar hur neutroner orsakar fler fissionsreaktioner i en kärnkedjereaktion.
Kärnklyvning producerar radioaktivt avfall, som måste hanteras noggrant för att undvika miljöförorening. Dessutom finns det alltid en risk för olyckor, som Tjernobyl-katastrofen, som kan få allvarliga konsekvenser.
