Als uranium met 238 nucleonen (U-238) gesplitst wordt (kern centrale) en ale bindingsenergie vrij komt hoe blijven de 2 overige deeltjes bij elkaar?

aaron, 12 jaar
7 november 2012

Antwoord

Dag Aaron,


Dat is een hele goede vraag! Het antwoord is dat lang niet alle bindingsenergie vrijkomt als een uraniumkern wordt gesplitst. De meest fundamentele natuurwet is het behoud van energie. Energie die vervat zit in de kernen van atomen is van een heel andere grootteorde dan wat we in het dagelijks leven gewoon zijn, waar we te maken hebben met zwaartekracht en elektromagnetisme. Als atoomkernen bij elkaar zouden moeten blijven door elektromagnetisme zou dat niet echt willen lukken - alle protonen zijn positief, dus een kern zou gewoonweg uit elkaar spatten. Er zijn dus krachten aan het werk daarbinnen die veel sterker dan elektromagnetisme, en in een veel sterkere kracht kan je ook veel meer energie opslaan. Dit zijn de sterke en de zwakke kernkracht. Er bestaan modellen van atoomkernen die ze beschrijven als een druppel water in een gewichtsloze omgeving, die tot een bolletje samentrekt onder de invloed van de oppervlaktespanning. Kijk maar onder de tweede link hoe dat eruit zou zien. Als je zo'n druppeltje hard genoeg schudt, dan kan het gebeuren dat het begint in te snoeren en in twee breekt. Dat is perfect analoog met wat er met zo'n uraniumkern gebeurt. De twee overblijvende kernen hangen nog steeds aan elkaar met de sterke en zwakke kernkracht, en het is maar het kleine beetje verschil in energie tussen de ene zware uraniumkern en de twee lichtere produktkernen dat wij als energie zien verschijnen bij dit proces. 
Dat is het makkelijkst te zien in de figuur in de eerste link. De curve stelt de bindingsenergie voor per kerndeeltje. Je ziet dat de curve aan de linkerkant (lichte kernmassas) snel daalt. Dit is de reden waarom nucleaire fusie bestaat - zeer kleine kernen kunnen veel energie vrijstellen door samen te smelten, en worden door dit proces stabieler dan ze waren (hoger op de grafiek betekent stabieler). Daarom verbranden sterren waterstof tot helium, en helium tot lithium, boor, koolstof, zuurstof, en helemaal tot ijzer in zeer zware sterren. Maar je ziet op de grafiek ook dat bij de massa van ijzer de grafiek een maximum bereikt. Daar houdt fusie dus op met kernen stabieler te maken. Zwaardere kernen dan ijzer worden alleen gemaakt bij supernova-explosies, waar gigantische hoeveelheden energie vrijkomen, die dan kernen "tegen hun zin" weer naar beneden doen rollen op het rechtse gedeelte van de grafiek. Typische fragmenten bij kernsplitsing zijn gemiddeld zo'n 118 massaunits zwaar. De energie die vrijkomt is het stukje naar beneden tussen 238 en 118 op de grafiek - het is de rest van de energie die in de fragmenten zit opgeslagen - helemaal tot de onderkant van de grafiek, waar uiterst links een eenzaam proton staat - die die fragmenten op hun beurt bij elkaar houdt.
Ik hoop dat dat je vraag beantwoordt, laat het anders gerust weten!


Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2025
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door Eos wetenschap. Voor vragen over het platform kan je terecht bij liam.verbinnen@eos.be