Was ist eine nukleare Veränderung?
Eine nukleare Veränderung ist der Vorgang, bei dem sich die Kerne bestimmter Isotope spontan ändern oder gezwungen sind, auf zwei oder mehr verschiedene Isotope umzuschalten.
Die drei Haupttypen des atomaren Materiewandels sind natürlicher radioaktiver Zerfall, Kernspaltung und Kernfusion.
Neben dem Kern sind die beiden anderen Änderungen der Materie die physikalische und chemische. Der erste beinhaltet keine Änderung der chemischen Zusammensetzung. Wenn Sie ein Stück Aluminiumfolie schneiden, ist es immer noch Aluminiumfolie.
Bei einer chemischen Veränderung ändert sich auch die chemische Zusammensetzung der beteiligten Substanzen. Beispielsweise verbindet sich brennende Kohle mit Sauerstoff und bildet Kohlendioxid (CO2).
Der nukleare Wandel und seine Haupttypen
Natürlicher radioaktiver Zerfall
Wenn ein Radioisotop Alpha- oder Betateilchen emittiert, findet eine Transmutation eines Elements statt, dh ein Wechsel von einem Element zu einem anderen.
Somit hat das resultierende Isotop eine andere Anzahl von Protonen als das ursprüngliche Isotop. Dann kommt es zu einer nuklearen Veränderung. Die ursprüngliche Substanz (Isotop) wurde zerstört und bildet eine neue Substanz (Isotop).
In diesem Sinne sind natürliche radioaktive Isotope seit der Entstehung der Erde vorhanden und werden kontinuierlich durch Kernreaktionen kosmischer Strahlen mit Atomen in der Atmosphäre erzeugt. Aus diesen Kernreaktionen entstehen die Elemente des Universums.
Diese Art von Reaktionen erzeugen stabile und radioaktive Isotope, von denen viele eine Halbwertszeit von mehreren Milliarden Jahren haben.
Nun können diese radioaktiven Isotope nicht unter natürlichen Bedingungen gebildet werden, die für den Planeten Erde charakteristisch sind.
Infolge des radioaktiven Zerfalls nahmen Menge und Radioaktivität allmählich ab. Aufgrund dieser langen Halbwertszeiten war die Radioaktivität bisher jedoch erheblich.
Kernveränderung durch Spaltung
Der zentrale Atomkern enthält Protonen und Neutronen. Bei der Spaltung wird dieser Kern entweder durch radioaktiven Zerfall oder durch Bombardierung mit anderen subatomaren Partikeln, den sogenannten Neutrinos, geteilt.
Die resultierenden Stücke haben weniger Masse als der ursprüngliche Kern. Diese verlorene Masse wird zur Atomenergie.
Auf diese Weise werden in Kernkraftwerken kontrollierte Reaktionen durchgeführt, um Energie freizusetzen. Kontrollierte Spaltung tritt auf, wenn ein sehr leichtes Neutrino den Kern eines Atoms bombardiert.
Es zerbricht und es entstehen zwei kleinere Kerne von ähnlicher Größe. Die Zerstörung setzt eine erhebliche Energiemenge frei - bis zu 200-mal so viel wie das Neutron, das den Vorgang initiiert hat.
An sich hat diese Art der nuklearen Veränderung ein großes Potenzial als Energiequelle. Es gibt jedoch eine Reihe von Bedenken, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Umwelt.
Nukleare Veränderung durch Fusion
Fusion ist der Prozess, bei dem die Sonne und andere Sterne Licht und Wärme erzeugen. In diesem nuklearen Prozess wird Energie durch das Aufbrechen von leichten Atomen erzeugt. Es ist die entgegengesetzte Reaktion zur Spaltung, bei der sich die schweren Isotope teilen.
Auf der Erde ist die Kernfusion leichter zu erreichen, wenn zwei Wasserstoffisotope kombiniert werden: Deuterium und Tritium.
Wasserstoff, der aus einem einzelnen Proton und einem Elektron besteht, ist das leichteste aller Elemente. Deuterium, oft als "schweres Wasser" bezeichnet, hat ein zusätzliches Neutron im Kern.
Tritium seinerseits hat zwei zusätzliche Neutronen und ist daher dreimal so schwer wie Wasserstoff.
Glücklicherweise kommt Deuterium im Meerwasser vor. Dies bedeutet, dass es Brennstoff für die Fusion gibt, während sich Wasser auf dem Planeten befindet.
