- Nucleaire verandering en de belangrijkste soorten
- Radioactief natuurlijk verval
- Nucleaire verandering door splijting
- Nucleaire verandering door fusie
- Referenties
Een nucleaire verandering is het proces waarbij de kernen van bepaalde isotopen spontaan veranderen of gedwongen worden over te schakelen op twee of meer verschillende isotopen.
De drie belangrijkste soorten nucleaire veranderingen in materie zijn natuurlijk radioactief verval, kernsplijting en kernfusie.
Behalve nucleair zijn de andere twee veranderingen in materie fysisch en chemisch. De eerste impliceert geen verandering in de chemische samenstelling. Als je een stuk aluminiumfolie snijdt, is het nog steeds aluminiumfolie.
Bij een chemische verandering verandert ook de chemische samenstelling van de betrokken stoffen. Het verbranden van steenkool combineert bijvoorbeeld met zuurstof en vormt kooldioxide (CO2).
Nucleaire verandering en de belangrijkste soorten
Radioactief natuurlijk verval
Wanneer een radio-isotoop alfa- of bètadeeltjes uitzendt, is er een transmutatie van een element, dat wil zeggen een verandering van het ene element naar het andere.
De resulterende isotoop heeft dus een ander aantal protonen dan de oorspronkelijke isotoop. Dan vindt er een nucleaire verandering plaats. De oorspronkelijke stof (isotoop) is vernietigd en vormt een nieuwe stof (isotoop).
In die zin zijn natuurlijke radioactieve isotopen aanwezig sinds de vorming van de aarde en worden ze continu geproduceerd door nucleaire reacties van kosmische straling met atomen in de atmosfeer. Deze kernreacties veroorzaken de elementen van het universum.
Dit soort reacties produceert stabiele, radioactieve isotopen, waarvan er vele een halfwaardetijd hebben van enkele miljarden jaren.
Deze radioactieve isotopen kunnen echter niet worden gevormd onder natuurlijke omstandigheden die kenmerkend zijn voor planeet Aarde.
Als gevolg van radioactief verval zijn de hoeveelheid en de radioactiviteit geleidelijk afgenomen. Vanwege deze lange halfwaardetijden was de radioactiviteit tot dusverre echter aanzienlijk.
Nucleaire verandering door splijting
De centrale kern van een atoom bevat protonen en neutronen. Bij splijting splitst deze kern zich, hetzij door radioactief verval, hetzij omdat hij wordt gebombardeerd door andere subatomaire deeltjes die bekend staan als neutrino's.
De resulterende stukken hebben minder gecombineerde massa dan de originele kern. Deze verloren massa wordt omgezet in kernenergie.
Op deze manier voeren kerncentrales gecontroleerde reacties uit om energie vrij te maken. Gecontroleerde splijting vindt plaats wanneer een heel lichte neutrino de kern van een atoom bombardeert.
Dit breekt, waardoor twee kleinere kernen van vergelijkbare grootte ontstaan. Bij de vernietiging komt een aanzienlijke hoeveelheid energie vrij - tot 200 keer die van het neutron dat de procedure startte.
Op zich heeft dit soort nucleaire verandering een groot potentieel als energiebron. Het is echter een bron van meerdere zorgen, vooral die met betrekking tot veiligheid en milieu.
Nucleaire verandering door fusie
Fusie is het proces waarbij de zon en andere sterren licht en warmte genereren. Bij dit nucleaire proces wordt energie geproduceerd door de afbraak van lichtatomen. Het is de tegenovergestelde reactie op splijting, waarbij zware isotopen zich delen.
Op aarde is kernfusie gemakkelijker te bereiken door twee waterstofisotopen te combineren: deuterium en tritium.
Waterstof, bestaande uit een enkel proton en een elektron, is het lichtste van alle elementen. Deuterium, vaak "zwaar water" genoemd, heeft een extra neutron in de kern.
Tritium van zijn kant heeft twee extra neutronen en is daarom drie keer zwaarder dan waterstof.
Gelukkig wordt deuterium in zeewater aangetroffen. Dit betekent dat er brandstof voor fusie zal zijn zolang er water op de planeet is.
Referenties
- Miller, GT en Spoolman, SE (2015). Milieukunde. Massachusetts: Cengage Learning.
- Miller, GT en Spoolman, SE (2014). Essentieel in ecologie. Connecticut: Cengage Learning.
- Cracolice, MS en Peters, EI (2012). Inleidende chemie: een actieve leerbenadering. Californië: Cengage Learning.
- Konya, J. en Nagy, NM (2012). Nucleaire en radiochemie. Massachusetts: Elsevier.
- Taylor Redd, N. (2012, 19 september). Wat is kernsplijting? In WordsSideKick.com. Opgehaald op 2 oktober 2017, via livescience.com.
- Kernfusie. (s / f). In Centrum voor Nucleaire Wetenschap en Technologie Informatie. Opgehaald op 2 oktober 2017, via nucleairconnect.org.