Kernenergie

Kerncentrale en atoombom

Bindingsenergie van kernen

• De energie, die je wint door de kern samen te stellen uit z’n kerndeeltjes = de energie die je nodig hebt om de kern op te delen in z’n kerndeeltjes

• Voorbeeld: He-4 Eb = (2.mp + 2.mn - mHe-kern).c2

= (2.mH + 2.mn - mHe).c2 = 2.(1,007825 + 1,008665).u.c2 - 4,002603.u.c2

= 0,030377.u.c2 = 0,03.931 MeV = 28 MeV

Bindingsenergie per kerndeeltje

Fusie Splijting

Kernsplijting en kernfusie

• Bij zware kernen (zwaarder dan Fe-56) levert splijting energie op: je verliest minder energie bij het opdelen van de zware kern in z’n kerndeeltjes dan je wint bij het samenstellen van de splijtingsproducten uit deze kerndeeltjes (zie grafiek).

• Bij lichte kernen is het juist andersom en levert fusie dus energie op.

Kernsplijting

Kettingreactie met neutronen

Kerncentrale

Inhoud van reactorvat• Uraniumstaven: nodig voor de splijting• Cadmiumstaven (regelstaven): voorkomen de

kettingreactie door zoveel neutronen te absorberen dat per splijting slechts 1 neutron voor de volgende splijting overblijft

• Grafietstaven (moderator): remmen te snelle neutronen (die niet splijten) af

• Koelvloeistof: voert de vrijgekomen energie af

Atoombom

Bij de ontploffing komen twee subkritische massa’s samentot een geheel, dat groot genoeg is om neutronen niet te laten ontsnappen zodat een kettingreactie op gang komt

Kernfusie

Voorwaarden voor kernfusie

• Omdat kernen elkaar afstoten kunnen ze alleen voldoende dicht bij elkaar komen als ze voldoende snelheid hebben

• Een zeer heet plasma nodig (108 K)

• Lukt alleen in sterren en in een H-bom

• Kerncentrale voor fusie werkt nog niet (zou de oplossing voor de energieproblemen zijn: water genoeg en fusie is schoon)

In sterren (de zon)

3) Zon wordt steeds heter en ontploft (stoot buitenste gaslagen af)4) Witte dwerg blijft over

1) In de kern (15 miljoen Kelvin): fusie van H tot He2) Na 10 miljard jaar is het H op en fuseert He tot C bij nog hogere temperatuur

Waterstofbom

Atoombom zorgt voor voldoende hoge temperatuurom fusie mogelijk te maken

Edward Teller: maker van de H-bom

Atmosferische testen

Eniwetok 1953

Kernfusiereactor: de tokamak

Sterke spiraal-vormige magneet-velden houden het hete plasmavan de wanden

JET (Joint European Torus) in Engeland