Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

15 frågor/svar hittade

Energi [19726]

Fråga:
Kan vi vinna något på att omvandla/utvinna energi på månen?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Energitransport från månen.

Kan vi vinna något på att omvandla/utvinna energi på månen? Om vi gör det, hur skulle vi kunna överföra denna energi till jorden?
/Yusein T, st.erisk, kista

Svar:
Ett förslag är att ta upp He-3 (som kommer med solvinden) och transportera detta till jorden för användning i fusionsreaktorer, se länk 1. Problemet är dels att man inte vet om det finns något He-3 och man har ingen fungerande reaktordesign, se länk 1 och 2.

Lite mer realistiskt är att elektrolysera vatten (från befintlig is) med sol-el och transportera vätgas till jorden. Detta lär dock knappast vara lönsamt eftersom det finns massor med vatten och solsken på jorden.

I övrigt känner man inte till några energikällor på månen. Fossila bränslen saknas naturligtvis eftersom det aldrig funnits något liv.

Det finns för närvarande inga bra skäl för människan att etablera sig på månen. Detta är anledningen till att inga bemannade månfärder har utförts sedan 1972 (Apollo 16).
/Peter E

Nyckelord: fusion [15]; energikällor [24]; månfärder [7];

1 http://www.esa.int/Our_Activities/Preparing_for_the_Future/Space_for_Earth/Energy/Helium-3_mining_on_the_lunar_surface
2 http://iec.neep.wisc.edu/index.php

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18618]

Fråga:
Hej! Jag arbetar med ett projekt i Fysik B som handlar om magnetiska fält och fusion. Så som jag har förstått det så kan man stänga in plasmat med hjälp av magnetiska fält (s.k. magnetisk flaska), men det som jag inte riktigt förstår är hur atomkärnorna ska kollidera. Kärnorna är ju båda positivt laddade så de kommer att färdas åt samma håll, hur kan de då kollidera med varandra? Borde de inte färdas mot varandra för att kunna göra det?
/Sandra Y

Svar:
Sandra! Jovisst måste kärnorna färdas mot varandra med hög hastighet för att man skall få en kärnreaktion. Det är därför man behöver en hög temperatur hos plasmat. Hög temperatur betyder hög hastighet i slumpmässiga riktningar. En liten del av kärnorna kommer då att vara på kollisionskurs. Se vidare fråga 14847 .

Det är alltså den slumpmässiga rörelsen (temperaturen) som ger upphov till fusion. Du har dock rätt i att det även finns en ström runt torusen. Denna ström induceras genom att ett varierande magnetfält genom hålet i torusen inducerar en ström. Denna ström ger genom kollisioner (resistans) en uppvärmning av plasmat, se Tokamak#Ohmic_heating .

Det är alltså ganska komplicerade magnetfält (konstanta och varierande) som används i en Tokamak, se nedanstående bild från Tokamak .



/Peter E

Nyckelord: fusion [15];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18606]

Fråga:
Hej jag har ganska många frågor.

1.En kärna av uran-235 träffas av en neutron. En fission inträffar. efter den har urankärna och neutronen bildat två nya atomkärnor och två fria neutroner. Den ena nya kärna är cesium-137. vilken är den andra?

2. De två atomkärnor 2H och 3H, slås samman.
a. vilket ämne är det före sammanslagningen?
b. efter kärnreaktionen finns en fri neutron och en atomkärna. Hur kan denna skrivas?
c. Vilket ämne är det alltså?
/Sara a, Runby, UpplandsVäsby

Svar:
1 Antalet protoner/neutroner före och efter fissionen bevaras:

protoner:
före 92 (atomnumret för U)
efter 55 (atomnumret för Cs)
differens 92-55=37 vilket är Rb

neutroner:
före (1+235-92)=144
efter (137-55)+2=84
differens 60

masstalet för den andra slutkärnan (37+60)=97

den andra slutkärnan är alltså Rb-97

2 a Båda kärnorna är väte (H)
b 2H + 3H -> 4He + n
c Helium bildas. Detta är den mest lovande fusionsreaktionen.
/Peter E

Nyckelord: fission [15]; fusion [15];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16926]

Fråga:
Hej! Undrar främst om ni kan ge lite info om fusionens historia. var det så att det första experimenten egentligen var själva utvecklandet av vätebomben? och kom man på tanken om att man skulle börja utveckla fusionen som energikälla?
/Joakim F, Fredrika, Handen

Svar:
Man kände till fusionsreaktionerna tidigt på 1900-talet (när man kunde mäta atommassor insåg man potentialen att utvinna energi) och kunde studera dem tidigt på 30-talet när man hade acceleratorer. Här är en mycket bra sammanfattning från Wikipedia (Nuclear_fusion ):

Nuclear fusion occurs naturally in stars. Artificial fusion in human enterprises has also been achieved, although it has not yet been completely controlled. Building upon the nuclear transmutation experiments of Ernest Rutherford done a few years earlier, fusion of light nuclei (hydrogen isotopes) was first observed by Mark Oliphant in 1932; the steps of the main cycle of nuclear fusion in stars were subsequently worked out by Hans Bethe throughout the remainder of that decade. Research into fusion for military purposes began in the early 1940s as part of the Manhattan Project, but was not successful until 1952. Research into controlled fusion for civilian purposes began in the 1950s, and continues to this day.

När det gäller kontrollerad fusion som en energikälla brukar jag säga: När jag började studera kärnfysik i slutet på 1960-talet sa man att fusion är en kommersiell energikälla om trettio år. I dag säger man om femtio år! Tekniken är alltså betydlig svårare än vad man trodde från början! Vi får alltså till vidare nöja oss med solenergi som ju i grunden är fusionsenergi.

Se vidare fusion , Fusion och fråga 15452 nedan.
/Peter E

Se även fråga 15452

Nyckelord: fusion [15];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [15452]

Fråga:
Vem var det som upptäckte fusionen (inte kall fusion utan vanlig fusion)? Vem kom på att det var fusion som var bränslet till reaktionen i stjärnor och vem började försöka exprimentera med fusion på Jorden?
/Simon J, Perstorp Gymnasium, Perstorp

Svar:
Ofta i vetenskapen kan man inte säga att det var en person som stod för en upptäckt. Man förstod att fusion av lätta kärnor var möjlig så snart man bestämt kärnmassorna för de lätta ämnena (masspektrograf, Aston c:a 1920). Man såg då att bindningsenergin var högre för vissa, och att man skulle kunna få ut energi med fusionsreaktioner.

Samma sak med nukleosyntes i stjärnor, men här är det klart att Eddington var den första som föreslog att fusion låg bakom. Detaljerna arbetades emellertid fram av andra, se länk 1. Se vidare fråga 14753 och länkar där.

Det första experimenterandet med fusion i stor skala på jorden var utvecklandet av vätebomben i början av 1950-talet. Här var Edward Teller en av förgrundsfigurerna, se länk 2. Experiment med kontrollerad fusion (tokamak mm, se fråga 12960) kom betydligt senare (1970-talet).
/Peter E

Se även fråga 14753 och fråga 12960

Nyckelord: fusion [15];

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_nucleosynthesis
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Teller-Ulam_design

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14847]

Fråga:
Vad är skillnaden mellan fission och fusion?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag undrar hur jag enkelt förklarar skillnaden mellan fusion och fission för mina mellanstadieelever. Jag fick frågan av en elev som är väldigt intresserad av svaret men resten av klassen kommer sitta som fågelholkar när jag förklarar. Undrar därför om det finns en enkel, kort och koncis förklaring... Jag vill ju att de också ska förstå lite...
/Annica W, Centralskolan, Åtvidaberg

Svar:
Annica! Det är inte så lätt att förklara med mellanstadieelevernas begreppsbild. För full förståelse behöver man t.ex. förstå ett begrepp som bindningsenergi.

Det enklaste svaret är bara beskrivande: fusion är när man slår ihop lätta kärnor och fission är när man klyver tunga kärnor. Båda dessa processer ger energi (värme), så de kan användas t.ex. för att producera elektricitet.

Fissionsenergi är väl etablerat i praktiken i kärnkraftverk. Man klyver urankärnor genom att bombardera dem med neutroner. Eftersom det produceras 2-3 neutroner i varje fissionsprocess, går det att åstadkomma en kedjereaktion som kan underhållas kontinuerligt.

Fusionsenergi är däremot än så länge bara ett framtidshopp. Som en illustration till svårigheterna kan jag berätta att när jag började studera kärnfysik för drygt 30 år sedan så sade man att det kommer att ta 30 år att realisera en energiproducerande fusionsreaktor. I dag är uppskattningen: kanske om 50 år! Detta visar om inget annat hur svårt problemet är.

Anledningen till att kontrollerad fusion är så svår är att man försöker slå ihop två atomkärnor som är positivt laddade. Lika laddningar repellerar varandra, så för att kärnorna skall komma tillräckligt nära varandra så måste de skjutas mot varandra med hög hastighet. Hög hastighet hos atomerna i en gas betyder hög temperatur - flera miljoner grader. Man behöver kunna hålla ihop gasen och hindra den att expandera. Detta kan man göra med magnetfält, men det återstår ännu många problem att lösa. Nästa generation av försöksanläggning ITER, som är ett globalt samarbetsprojekt, kommer att byggas i Frankrike.

Fusion sker i alla stjärnor, inklusive solen, så solenergi och vindenergi är i princip fusionsenergi från en naturlig fusionsreaktor i solens centrum.

Låt oss se om vi kan förstå varför man kan utvinna energi både genom att slå samman lätta kärnor och att klyva tunga kärnor.

Atomkärnan består av positivt laddade protoner (vätekärnor) och neutrala neutroner. Protoner och neutroner kallas med ett gemensamt namn för nukleoner. Antalet nukleoner kallas masstal och betecknas med A. Antal protoner i en kärna kallas atomnummer och betecknas med Z. Det är atomnumret som bestämmer vilket grundämne man har att göra med.

Protonerna repellerar visserligen varandra, men det finns attraherande krafter mellan nukleonerna som är starkare är repulsionen. Nukleonerna kommer därför att bindas samman och ha vad vi kallar en bindningsenergi.

Man kan förstå förvånansvärt mycket av atomkärnors egenskaper genom en mycket enkel modell: vätskedroppsmodellen. Man betraktar atomkärnan som en vätskedroppe - t.ex. en vattendroppe - så att nukleonerna motsvarar vattenmolekyler. Vattenmolekylerna i en vattendroppe binds samman genom krafter mellan närliggande molekyler, dvs den attraktiva kraften har kort räckvidd. Molekylerna i en vattendroppe har också en bindningsenergi - man måste tillföra energi för att "koka bort" molekyler. Se Semi-empirical_mass_formula för mer om vätskedroppsmodellen.

Bindningsenergin per nukleon visas i nedanstående figur. Grovt kan man säga att bindningsenergin för de flesta kärnor är c:a 8-9 MeV per nukleon. För lätta kärnor är bindningsenergin lägre, och den minskar även för mycket tunga kärnor. De mest stabila kärnorna - högst bindningsenergi - finns omkring masstalet 60, dvs järn och nickel.

Den lägre bindningsenergin för lätta kärnor förklaras av att små kärnor har relativt mycket "yta". Nukleonerna på ytan har inga grannar "utåt", så bindningen blir mindre. Det är denna effekt som orsakar ytspänning i en vattendroppe, se ytspänning .

Nedgången i bindningsenergi för tunga kärnor beror på repulsionen mellan protonerna. Coulomb-repulsionen har lång räckvidd till skillnad från attraktionskraften mellan nukleonerna som har kort räckvidd. Detta betyder att bindningen går som masstalet A och repulsionen som Z(Z-1)/2 där Z är kärnladdningen (antal protoner). För kärnor med många protoner kommer därför coulomb-repulsionen att bli större och därmed bindningsenergin att minska.

Låt oss titta lite på energiförhållandena för fission och fusion.

Om vi delar en urankärna med A c:a 240 hamnar vi omkring A=120. Bindningsenergin per nukleon är 7.5 vid A=240 och 8.4 vid A=120 (se figuren nedan). Vi vinner alltså en bindningsenergi på c:a (8.4-7.5)*240=216 MeV. Detta är ett mycket högt värde för en kärnreaktion, och är anledningen till att det går att utvinna så mycket energi genom fission av tunga kärnor.

Kvalitativt kan man även förstå fissionsprocessen med vätskedroppsmodellen: en inkommande neutron sätter urankärnan i svängning. Om deformationen har tillräckligt stor amplitud, kommer coulomb-repulsionen att ta överhanden och kärnan kan delas i två delar.

Den mest effektiva fusionsreaktionen är att slå ihop deuterium med tritium:

d + 3H --> 4He + n

Bindningsenergierna (Nuclear_binding_energy ) för de ingående kärnorna är enligt figuren nedan

2H: 2*1.1=2.2 MeV
3H: 3*2.8=8.4 MeV
4He: 4*7.0=28.0 Mev
n: 0 MeV

Differensen i bindningsenergi blir alltså 28.0-(2.2+8.4)=17.4 MeV. Som synes är anledningen till den stora frigjorda energin att 4He-kärnan (alfapartikeln) är mycket stabil. Detta är det enda man inte kan förstå med den enkla vätskedroppsmodellen - för att förstå detta behöver man kvantmekanik.

Vätskedroppsmodellen kan även förklara vilken kärna för ett giver masstal är stabilast, se Semi-empirical_mass_formula#Examples_for_consequences_of_the_formula . Även massparablerna (fråga 13758 ) förklaras bra av massformeln.

Hoppas du kan använda en något av ovanstående utan alltför mycket fågelholksreaktion. Mer om ämnet finns under nedanstående länkar (på engelska): länk 1 är mer om bindningsenergi och länk 2 om kärnenergi.



/Peter E

Nyckelord: bindningsenergi [21]; fusion [15]; fission [15]; kärnenergi [18]; vätskedroppsmodellen [5]; kärnreaktion [5];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin.html
2 http://science.howstuffworks.com/nuclear-power.htm

*

Energi [14753]

Fråga:
Hej, Jag håller på att göra en fördjupning inom Fusion som framtida energikälla. Jag skulle uppskatta om ni kunde ge eran expertis och tankar om några frågor jag har. Tack på förhand.

Tror ni Fusion kommer bli framtidens Energikälla?

Hur lång tid tror ni isåfall det kommer ta innan det kan börja användas som Energikälla?

För- och Nackdelar?

Finns det bättre alternativ?

Övrigt?

Anledningen till att jag vill få reda på era synpunkter om ämnet är för att jag vill bilda en sån bred bild om ämnet som möjligt!
/Fredrik R, Värmdö Distans, Wien

Svar:
Nej, jag tror inte på fusion som framtidens energikälla. På 1960-talet sas det att fusionsenergin skulle vara användbar inom 30 år. I dag säger man 50 år, kanske. Inte särskilt övertygande! Man sa att JET i England skulle vara den sista testreaktorn och att ITER skulle visa hur man fick ut energin. Nu planerar man göra detta först i nästa (ännu dyrare) generation Tokamak.

Fördelen med fusion som energikälla är att det finns nästan obegränsat med bränsle: deuterium och tritium (som tillverkas från litium). Fusion ger heller inget (nåja, lite) radioaktivt avfall. Nackdelen är att man inte vet om det fungerar. Jag tror emellertid att transmutation (se nedan) är mer lovande.

Fusion går till så att man innesluter ett mycket hett plasma av deuterium och tritium i ett magnetfält. Kärnreaktioner äger rum och energi genereras (se bilden), men svårigheten är att ta vara på energin. Eftersom laddade partiklar inte kan ta sig ut genom magnetfältet, så får man använda sig av neutronerna som bildas. Dessa har hög energi, men man vet ännu inte vilket material man kan använda som dels på ett effektivt sätt tar ut energin från neutronerna och dels klarar ett enormt bombardemang av neutroner.

Se vidare fusion , energikällor och transmutation av kärnavfall samt nedanstående länkar.



/Peter E

Nyckelord: fusion [15];

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power

*

Energi, Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14443]

Fråga:
Vad är densiteten hos plasmat i fusion?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag undrar vad densiteten hos plasmat i fusion är?
/Niklas F

Svar:
Det intressanta är inte densititen utan kombinationen densitet och inneslutningstid. Det är då det heta plasmat har möjlighet att producera tillräckligt många fusionsreaktioner. Som framgår av länk 1 fordras för deuterium-tritium fusion att

   nt >= 1014 s/cm3

där n är densiteten i partiklar/cm3 och t är inneslutningstiden i sekunder. För en rimlig inneslutningstid på 1 sekund blir alltså densiteten 1014 /cm3. Detta kan jämföras med densititen för luft vid normalt tryck och temperatur c:a 3*1019 /cm3. Densiteten för plasmat är alltså ett hyggligt förvakuum på c:a 2*10-3 torr!
/Peter E

Nyckelord: fusion [15];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/lawson.html#c4

*

Energi, Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13191]

Fråga:
Varför slår man inte ihop två deuterium till helium?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag håller på med ett arbete om fusion och har ett par frågor. Varför inte använda flera deuterium och slå ihop? På så sätt får man ingen "överbliven" neutron som man får vi "vanlig" D-T fusion. Sen så undrar jag också hur det kommer sig att en neutron kan komma ut ur det starka magnetfältet som håller plasman och träffa innerväggarna? Tack på förhand.
/Viktor W, Johanskyttes skola, Älvsjö

Svar:
Viktor! Du har rätt i att d+d kan ge 4He, och det är denna man helst vill ha eftersom den är mest bunden (och ger därmed mest energi). Det finns emellertid två problem.

Det ena är att man får nästa inga 4He i d+d reaktionen, man får nästan bara 3He+n och 3H+p. Detta beror på att om man slår ihop två deuteroner så bildas 4He i ett högt exciterat tillstånd (över 20 MeV). Detta tillstånd är obundet och sönderfaller med utsändande av en proton eller en neutron. Det finns en mycket lite chans att det sönderfaller genom att skicka ut ett gamma, men eftersom den elektromagnetiska växelverkan är så svag är detta en nästan försumbar gren.

Det andra problemet är att man vill ha en neutron ut. Neutronen är oladdad, så den kan ta sig ut genom magnetfältet. Laddade partiklar hålls innestängda av magnetfältet. Neutronerna är alltså bärarna av energin man vill ha ut ur fusionsreaktorn. Hur man sedan skall ta vara på denna energi är ännu inte klart. Det är detta man vill finna ut med ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), se EFDA och International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) .

Se även kall fusion .
/Peter E

Nyckelord: fusion [15];

*

Energi, Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12978]

Fråga:
Jag undrar hur fusion kan vara en outtömlig energikälla. Vad jag har förstått ska man kunna utvinna deuterium av vanligt vatten. Men borde inte vattnets kretslopp kunna rubbas om man omvandlar vätet i vatten till helium. Vatten är ju någonting vi inte kan leva utan och borde man inte vara rädd om det.

Undrar en annan sak också. Deuterium-tritium ska ju vara den reaktion som ger mest energi. Men skulle man inte kunna slå ihop tritium-tritium vid fusion oc vad får man isåfall då?

Jag läste någonstans att man skulle kunna använda sig av någon form av Helium-3 istället för tritium som bränsle och på så sätt slipper att neutroner åker iväg och fastnar i reaktorns väggar. Hur skulle detta fungera och hur skulle reaktionsformeln för detta se ut?
/Adam Ö, falu fri, Falun

Svar:
Vatten innehåller väldigt lite deuterium, så även om man skulle kunna ta bort allt deuterium så skulle det inte märkas.

Det är rätt att deuterium+tritium är den mest lovande reaktionen - hög sannolikhet och mycket utvecklad energi, se nedanstående animering. Man vinner egentligen inget med tritium+tritium. Eftersom man måste framställa tritium ur litium-6:

6Li + n --> 3H + 4He

är det förekomsten av litium som är begränsningen, se länk 1. Länk 2 behandlar en alternativ metod: produktion av tritium från He-3.

I princip skulle reaktionen

3He + d --> 4He + p

fungera lika bra som tritiumreaktionen

3H + d --> 4He + n

Med fusion i en magnetisk inneslutning är det emellertid en fördel att den lätta reaktionsprodukten är oladdad. Den kan då ta sig ut ur den magnetiska inneslutningen och på så sätt transportera ut energi så den kan tas tillvara. Eventuellt kan neutronen även användas för att producera tritiumet. Se vidare nedanstående frågor.

Låt oss avslutningsvis titta på vilka metoder man kan använda för att åstadkomma fusion. Man behöver

  1. Atomer som kan genomgå en lämplig fusionsreaktion (hög reaktionssannolikhet och stor energiutveckling)
  2. Tillräckligt hög densitet
  3. Tillräckligt hög temperatur (rörelseenergi som kan övervinna coulombrepulsionen)
Inneslutningen kan ske på följande sätt
  1. Gravitation (det krävs en massa av storleksorningen solens, så detta är bara aktuellt för stjärnor)
  2. Tröghet (höja temperaturen så snabbt med t.ex. laser eller accelerator så att atomerna inte hinner flytta på sig)
  3. Magnetisk inneslutning (Tokamak)


/Peter E

Nyckelord: fusion [15];

1 http://www-fusion-magnetique.cea.fr/gb/en_savoir_plus/lithium/lithium.htm
2 http://apt.lanl.gov/system.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12960]

Fråga:
Hej, jag håller på med mitt projektarbete som handlar om kärnfysik och energiutvinning. Jag har några frågor. Idag har vi ju ännu inte något elproducerande fusionskraftverk och jag undrar hur ett sådant skulle kunna se ut i framtiden?. I ett kärnkraftsverk så värmer man ju upp vatten genom klyvning som senare går genom en turbin och till en generator och då har man ström. Vattnet fungerar ju också som moderator och dämpar strålningen i ett kärnkraftsverk. Men i ett framtida fusionskraftverk skulle väl inte vatten vara av samma betydelse?

Borde man inte i ett framtida fusionskraftverk kunna omvandla energin från fusionen direkt till elektrisk energi via generator istället för att gå omvägen via vatten och en turbin. Eller måste man värma upp vatten och gå den vägen för att kunna tillgodogöra sig fusionsenergin?

Jag har en annan fråga också och undrar hur spontan fission i naturen fungerar. Skulle det inte kunna uppstå en kedjereaktion typ som i en atombomb?
/Adam Ö, Falu frigymnasium, Falun

Svar:
Standardkonstruktionen på en fusionsreaktor är en torusformad (bilringsformad) inneslutning med ett magnetfält. De laddade partiklarna i den heta plasman kommer alltså inte åt röret som bildar torusen. Neutronerna kan däremot ta sig ut, och det är dessa som kan transportera energin ut från reaktorn.

Man har lyckats med vad som kallas "theoretical break even" i JET, EFDA-JET . Detta innebär att man fått ut lika mycket energi som man satt in (lika mycket energi kommer ut från fusionen som man sätter in för att värma plasman). Problemet är att energin finns i form av neutroner med hög energi, och problemet man skall lösa med nästa generation fusionsreaktor (ITER, EFDA , se nedanstående bild) är att ta vara på den energin. Hur detta skall ske och vilka material man skall använda vet man inte ännu. Se ovanstående länkar, Fusion_power och nedanstående sökning för mer information om fusion.

Det fordras mycket speciella förhållanden för att en kedjereaktion skall vara möjlig. Man har hittat plutonium i en uran-gruva i Afrika (Oklo, Gabon), och eftersom plutonium är ganska kortlivat har plutoniet antagligen bildats i en naturlig reaktor, se En naturlig kärnreaktor: Oklo och Natural_nuclear_fission_reactor . Naturligt uran innehåller bara 0.7% av den klyvbara U-235, så naturliga kedjereaktioner är mycket ovanliga.

I en vanlig lättvattenreaktor har man 3-5% U-235. Det är då precis möjligt att vidmakthålla en kedjereaktion. För ett kärnvapen behöver man nära 100% U-235, så en atombomb kan inte uppstå naturligt.



/Peter E

Nyckelord: fusion [15]; fission [15];

Avancerad sökning på 'fusion' i denna databas

*

Energi [12726]

Fråga:
det finns ju ett samband mellan energi och materia. altså är materia i lekmansterm sammanslagen energi. kan man utvinna energin, och omvända, materian till energi? och i så fall, hade det kunnat finnas 100% energi och 0% materia i hela universum?

kanske dåligt formulerat, men du förstår nog.
/fredrik l, naturhumanistiska, helsingborg

Svar:
Fredrik! Alldeles i början på vårt universums existens - precis efter Big Bang - tror vi att det bara fanns energi, ingen materia! Allt eftersom universum expanderade och "svalnade" omvandlades energin till den materie världen består av nu i flera steg.

Kan vi nu gå åt andra hållet, dvs omvandla massa till energi? Jodå, det går alldeles utmärkt nere på kärnnivå - genom att antingen slå ihop lätta atomkärnor till tyngre (fusion) eller klyva tyngre atomkärnor (fission) kan vi omvandla en del av kärnmassan till energi enligt Einsteins formel (E=mc2).

Hur det går till kan vi se på bilden nedan (från Nationalencyklopedin ). Kurvan visar hur atomkärnans potentiella energi ändrar sig när atomkärnans massa ökar. Vi ser att lätta kärnor som deuterium (D, "tungt väte") har hög potentiell energi, så när man slår ihop dem till helium (4He) kan man utvinna energiskillnaden (den skära stapeln). Om vi tvärtom klyver mycket tunga kärnor som uran (U) så att vi bildar två lättare kärnor (med massa i närheten av kurvans minimum), frigörs också energi (den gröna stapeln).

Den potentiella energin i bilden motsvaras av kärnornas inre bindningsenergi - ju högre den potentiella energin är, desto lägre är bindningsenergin per massenhet.

Läs mer: Slå upp "universum", "fusion", "fission" och "bindningsenergi" i t.ex. Nationalencyklopedin ....



/Margareta H

Nyckelord: massa-energi [1]; fusion [15]; fission [15]; bindningsenergi [21];

*

Energi [791]

Fråga:
Hej! Jag ska hålla en presentation om fusionsreaktorer, och har några frågor: Jag har läst att litium används, men har inte förstått hur det tillsätts i reaktorn. Hur/var/när? Hur uppnår man de höga temperaturerna som krävs för att hålla processen igång i en plasmafusionsreaktor? Jag har läst något om induktion, men inte riktigt förstått hur det går till. Hur håller man plasman "på plats" med hjälp av magnetism? Kan ni beskriva det med formler på ett pedagogisk sätt? Jag har också läst att reaktortanken blir radioaktiv p.g.a. att neutronerna som frigörs under själva fusionen "bombarderar" reaktorväggarna. Vad händer med reaktorväggarna, och under hur lång tid fortsätter reaktorn att vara radioaktiv efter att den tagits ur bruk? Tack på förhand! Karl Nilsson
/Nilsson K, Huddinge Gymnasium, Stockholm

Svar:
Litium som är en del av bränslet tillsätts från början i den gas som ska upphettas och bli plasmat.

Man kan inducera en ström med hjälp av ett varierande magnetfält. På grund av resistansen hos plasmat sker en uppvärmning. Denna metod fungerar bäst i början eftersom resistansen minskar vid högre temperaturer.

En laddad partikel som rör sig i ett magnetfält påverkas av en kraft som är vinklerät mot både partikelns hastighet och magnetfältets riktning. Partikeln kommer att röra sig i en cirelrörelse om den startar vinkelrät mot fältet, annars i en spiralformad rörelse. Genom listigt utformade magnetiska fält kan man få partiklarna att stanna i ett begränsat område ("magnetisk flaska"). Det blev inga formler för jag tycker det är lättare att förklara utan.

Neutronerna som träffar reaktorväggen orsakar kärnreaktioner vid vilka radioaktiva nuklider skapas. De kan ha lång halveringstid vilket gör att väggarna är radioaktiva under lång tid, förmodligen tusentals år.

Länkar: EFDA , EFDA-JET , General Atomics - Fusion Energy

Nyckelord: fusion [15];

*

Partiklar [7407]

Fråga:
Solen fungerar nästan på samma sätt som en vätebomb, på fusion... Varför exploderar då inte solen som en vätebomb?
/Mattias L, Braås, Växjö

Svar:
Detta är en fundamental fråga. Var de inte rädda för att världshaven skulle explodera när de smällde av den första vätebomben?

Det finns en viktig skillnad. I en vätebomb sker reaktionerna snabbt med starka kärnkrafter. I solen tillkommer en sak, en proton ska omvandlas till en neutron, och det kan inte den starka kärnkraften göra. Det kan bara ske med den svaga växelverkan, och det gör förloppet långsamt. Ytterst handlar det omvandla en u-kvark till en d-kvark. Quark-flavour (som det heter på engelska) kan bara ändras av den svaga växelverkan.
/KS

Se även fråga 4137

Nyckelord: fusion [15];

*

Energi [3325]

Fråga:
hej, vi har sökt överallt men inte hittat svar på vår fråga. Hur uppnår man den höga temperatur som behövs för att man ska kunna fusionera vätekärnor.
/Mirjam M, Killebäckskolan, S Sandby

Svar:
Det kan ske på flera olika sätt. I en vätebomb är det gamma- och röntgenstrålningen från en atombomb. I en tokamak (som EFDA-JET i England) inducerar man en stark ström i plasmat. Man kan också skjuta in partiklar från en accelerator. Vid JET använder man också radiovågor för upphettningen. Ett annat sätt är att avfyra jättestarka lasrar mot en liten kula som innehåller det tunga vätet. Slutligen finns ett sätt att åstadkomma fusion utan uppvärmning med hjälp av speciella partiklar. Det kallas myonkatalyserad fusion.
/KS/lpe

Se även fråga 1596

Nyckelord: fusion [15];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.