Πυρηνική σύντηξη

Η πυρηνική σύντηξη είναι αντίδραση κατά την οποία δύο η περισσότεροι πυρήνες ενώνονται, δημιουργώντας έναν μεγαλύτερο πυρήνα. Η διαφορά μάζας μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων, η οποία οφείλεται στην διαφορά στην ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο τους, οδηγεί στην απορρόφηση ή απελευθέρωση ενέργειας. Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία που τροφοδοτεί τον Ήλιο και όλα τα αστέρια του σύμπαντος.

Πυρηνικές αντιδράσεις που παράγουν πυρήνες ελαφρότερους του νικελίου-62 είναι γενικά εξώθερμες. Η αντίδραση είναι "ευκολότερη" για τους πιο ελαφριούς πυρήνες, όπως είναι το υδρογόνο και τα ισότοπα του δευτέριο και τρίτιο, και το ήλιο-3. Η αντίθετη αντίδραση της σύντηξης, η σχάση είναι ενεργειακά επωφελής για βαρύτερους πυρήνες. 

Ο μηχανισμός παραγωγής ενέργειας
Η απελευθέρωση ενέργειας από σύντηξη ελαφρών πυρήνων οφείλεται στην αλληλεπίδραση δύο αντίθετων δυνάμεων: την πυρηνική δύναμη η οποία "συγκρατεί" τα πρωτόνια και νετρόνια στους πυρήνες, και της ηλεκτρικής δύναμης Κουλόμπ, η οποία απωθεί τα πρωτόνια μεταξύ τους. Στους ελαφριούς πυρήνες, οι οποίοι είναι αρκετά μικροί, και δεν έχουν σημαντικό αριθμό πρωτονίων, η πυρηνική δύναμη υπερνικά την δύναμη Κουλόμπ. Η σύντηξη από ελαφριούς πυρήνες απελευθερώνει αυτήν την έξτρα ενέργεια από την ώθηση μεταξύ των πρωτονίων. Για βαρύτερους πυρήνες, δεν υπάρχει απελευθέρωση ενέργειας, καθώς η πυρηνική δύναμη είναι μικρής εμβέλειας και δεν μπορεί να δράσει πλήρως σε μεγαλύτερους πυρήνες.

Για την σύντηξη πυρήνων απαιτούνται σημαντικά ποσά ενέργειας, ακόμα και για τους ελαφρότερους πυρήνες. Όταν οι πυρήνες επιταχύνονται σε αρκετά μεγάλες ταχύτητες, μπορούν να υπερνικήσουν την ηλεκτροστατική απώθηση και να έρθουν αρκετά κοντά ώστε η πυρηνική δύναμη να ξεπεράσει την δύναμη Κουλόμπ. Η πυρνική δύναμη μεγαλώνει απότομα όταν οι πυρήνες έρθουν αρκετά κοντά, και τα οι αντιδρώντες πυρήνες ουσιαστικά "πέφτουν" ο ένας στον άλλον οδηγώντας σε σύντηξη. 

Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε πυρηνικές αντιδράσεις είναι πολύ μεγαλύτερη από ότι σε χημικές αντιδράσεις, γιατί η ενέργεια σύνδεσης που συγκρατεί τον πυρήνα είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια που κρατάει τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα. Για παράδειγμα, η ενέργεια που παίρνεις προσθέτωντας ένα ηλεκτρόνιο σε έναν πυρήνα υδρογόνου είναι 13.6 eV, — λιγότερο από ένα εκατομμυριοστό της ενέργειας που παίρνεις από την σύντηξη δευτερίου-τριτίου που φτάνει τα 17.6 MeV.

Ποια στοιχεία μπορούν να κάνουν σύντηξη
Πυρηνική σύντηξη μπορούν να κάνουν μόνον ελαφρά στοιχεία, όπως τα ισότοπα του υδρογόνου. Με τη θέρμανση αερίου υδρογόνου σε υψηλές θερμοκρασίες, προκαλούνται συγκρούσεις των πυρήνων των ατόμων του υδρογόνου, τόσο ορμητικές και βίαιες που τελικά αυτοί συνενώνονται δημιουργώντας σταδιακά, πυρήνες ενός άλλου στοιχείου (μεταστοιχείωση), του ηλίου, εκλύοντας ταυτόχρονα θερμική ενέργεια.

Είδη πυρηνικών αντιδράσεων
Οι πυρηνικές αντιδράσεις που περιγράφουν την εξώθερμη σύντηξη υδρογόνου, αρχικά σε δευτέριο και τελικά σε ήλιο είναι οι ακόλουθες:

Όπου,  ο πυρήνας του υδρογόνου,  ο πυρήνας του δευτερίου,  το ελαφρύ ισότοπο 3 2 του ηλίου και  το ισότοπο 4 2 του ηλίου που συναντάμε και πιο συχνά στο περιβάλλον. Το β+ είναι ένα σωματίδιο β (εν προκειμένω ποζιτρόνιο), το νe είναι το νετρίνο ηλεκτρονίου και γ η ακτινοβολία γάμμα.

 Αντιδράσεις σύντηξης εξελίσσονται συνέχεια στον Ήλιο, καθώς και σε θερμοπυρηνικούς αντιδραστήρες ή στα θερμοπυρηνικά όπλα.
 Αντίθετη αντίδραση της πυρηνικής σύντηξης είναι η πυρηνική σχάση.

 Δείτε επίσης 
 Πυρηνική Φυσική
 Πυρηνική αντίδραση
 Πυρηνική ενέργεια
 Πυρηνικός αντιδραστήρας

 Παραπομπές 

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 


Σύντηξη

Κατηγορία:Μετατροπή ενέργειας