Indhold
Atomer er de grundlæggende byggesten i al materie. Atomer består af en tæt, positivt ladet kerne, der indeholder protoner og neutroner. Negativt ladede elektroner kredser rundt om kernen. Alle atomer i et bestemt element har det samme antal protoner, kendt som atomnummeret. Der er to generelle processer, hvorved et atom kan miste protoner. Da et element er defineret af antallet af protoner i dets atomer, når et atom mister protoner, bliver det et andet element.
Radioaktivt henfald
Fotolia.com "> ••• radioaktivt billede af red2000 fra Fotolia.comEn måde, et atom mister protoner på, er gennem radioaktivt henfald, der opstår, når et atom har en ustabil kerne. En kernes stabilitet afhænger af forholdet mellem protoner og neutroner. For mindre elementer som kulstof og ilt er antallet af protoner nogenlunde lig med antallet af neutroner, og kernerne er stabile. For tungere elementer som uran og plutonium er der mange flere neutroner end protoner, og kernerne i disse elementer er ekstremt ustabile. Faktisk er alle elementer, der har mere end 83 protoner, ustabile. De tre typer radioaktivt henfald er kendt som alpha, beta og gamma.
Alfa-henfald
Alfa-henfald er den eneste måde, hvorpå et atom spontant mister protoner. En alfapartikel består af to protoner og to neutroner. Det er i det væsentlige kernen i et heliumatom. Når et atom gennemgår en alfa-emission, har det to færre protoner og bliver til et atom af et andet element. En sådan proces er, når et Uranium-238-atom udsætter en alfa-partikel, og det resulterende atom er derefter Thorium-234. Alfa-henfald vil fortsat ske, indtil et atom med en stabil kerne resulterer. Alfapartikler er relativt store og absorberes hurtigt. Derfor rejser de ikke langt gennem luften og er ikke så farlige som de andre typer radioaktivt forfald.
Nuklear fission
Den anden proces, hvormed et atom kan miste protoner, er kendt som nuklear fission. Ved nukleær fission bruges en enhed til at accelerere neutroner mod atomens kerne. Kollisionen mellem neutronerne og atomet får atomets kerne til at gå i stykker. Hvert fragment er omtrent halvdelen af massen af det originale atom.
Når de tilføjes sammen, er summen af fragmentmasserne dog ikke lig med massen af det originale atom. Dette skyldes, at adskillige neutroner normalt udsendes som atomfragmenter, og nogle af massen omdannes til energi. Faktisk genererer en lille mængde stof en enorm mængde energi.
Anvendelse af fission
En almindelig ansøgning om nuklear fission er i produktionen af atomkraft. I et kernekraftværk bruges energi fra fission til at opvarme vand, hvilket skaber damp til at dreje en turbin og generere elektricitet. Cirka 20 procent af elektriciteten i USA stammer fra atomkraftværker.
En anden anvendelse af nuklear fission er at fremstille atomvåben. I et atomvåben bruges en udløsningsanordning til at indlede fission. Én fragmentering fører til en anden, hvilket resulterer i en kædereaktion, der frigiver en enorm mængde destruktiv energi.
Overvejelser
De eneste to måder, hvorpå atomer mister protoner, er gennem radioaktivt henfald og nuklear fission. Begge processer forekommer kun i atomer, der har ustabile kerner. Det er velkendt, at radioaktivt forekommer naturligt og spontant. Ifølge J. Marvin Herndon er der også beviser for, at nuklear fission forekommer naturligt i jordens mantel og kerne, ikke kun i menneskeskabte apparater som atombomber eller kraftværkereaktorer.