Kjernefysikk

Kjernefysikk er den delen av fysikken som forsøker å beskrive de indre forholdene i en atomkjerne.

De første kjernefysiske eksperimentene ble utført av Ernest Rutherford på slutten av 1800-tallet. Han sendte en stråle av alfapartikler inn mot en tynn folie av gull. Observasjonene hans ledet til kunnskapen om at atomet måtte ha en indre struktur med en ørliten positivt ladd kjerne i midten.

Enda er ikke dynamikken i atomkjernen fullt ut forstått, men en har teoretiske beskrivelser som fungerer tilfredstillende med visse begrensninger. Den mest dekkende og samtidig mest generelle beskrivelsen er en skallmodell på linje med skallmodellen for atomet. Man vet i dag at atomkjernen består av positivt ladde protoner og elektrisk nøytrale nøytroner. Disse er igjen bygd opp av kvarker.

Kjernefysikken kan forklare radioaktivitet.

Kjernefysisk aktivitet

Kjernefysisk aktivitet er det som skjer når:

Atomer splittes opp (Fisjon)
Atomer smeltes sammen (Fusjon)

Fisjon

Fisjon er det som skjer når atomer (som regel Uran- eller Plutoniumatomer) spaltes og frigjør energi. Denne teknologien brukes i Kjernekraft og Atombomber som Little Boy og Fat Man, som ble sluppet over Hiroshima og Nagasaki av Amerikanerene under den andre verdenskrig.

Fisjon foregår når et f.eks Uranatom splittes opp av nøytroner i høy hastighet, som treffer atomets kjerne. Treffet får atomets nøytroner til å frigjøre seg,som igjen treffer andre atomer. Hver lille treff forårsaker litt varme, og siden antallet treff øker til mange tusen i sekundet, stiger temperaturn til uranet fordamper. Fissjon foregår også med Plutonium som drivstoff, men Plutonium er både mer sjeldent og dyrere, siden det ikke eksisterer på jorden, slik Uran gjør.

Anvendelse av fisjon

Fisjon brukes mye i kjernekraft, men det brukes også i atombomber.

Hvordan utløse fisjon

Det er flere måter å utløse fissjon på. I kjernekraftverk er det en nøytrongenerator som sender en strøm av nøytroner mot uranet, mens det i atombomber er en kule av uran eller plutonium rundt en nøytrongenerator, som aktiveres av en sjokkbølge.

Fisjon forekommer blant annet når en radioaktiv isotop utsettes for en sjokkbølge. Det kan også forekomme når plutonium kommer over den kritiske massen.

Fusjon

Fusjon er nøyaktig det motsatte av fisjon, nemlig at atomer smeltes sammen. Fusjon er mye vanskeligere å utløse enn fisjon. Det har kun lyktes forskere å observere fusjon i brøkdelen av et sekund pga de enormt høye temperaturene som kreves. Drivstoffet for fusjon er som regel deuterium og tritium. Begge stoffene er radioaktive isotoper av hydrogen. Begge stoffene har også til felles at de ved standard atmosfære og temperatur, at de er gasser. Dette gjør det vanskelig å lagre dem, og de blandes dermed med litium. Deuterium kan ta plassen til hydrogen i vanlig vann (H2O), og skaper dermed tungtvann.

Anvendelse av fusjon

Fusjon anvendes mest i moderne atombomber, også kjent som hydrogenbomber. Fusjon er også det som foregår i stjerner, som f.eks. solen.

Hvordan utløse fusjon

Fusjon er meget vanskelig å utløse, siden det krever enorm temperatur og trykk. Det utløses i hydrogenbomber ved hjelp av en atombombe som bruker fisjon. Denne øker da temperatur og trykk så enormt at en plutoniumstav begynner å fisjonere, hvilket igjen starter fusjonen. Fusjon er mer effektivt bl. a. fordi det har høyere effektivitet.

Eksempler på andvendelser

Eksempler på praktiske anvendelser av kjernefysikk er

Kjernekraft
Atombomber
MRI-scanning (Anvendes innen medisin for å scanne kroppen innvortes)
Røntgenfotografi

Knutaldrin 9. nov 2005 kl.21:23 (UTC)

Kjernefysikk | Fysikk

Gourt Home::Gourt :: Kjernefysikk