Fission

For alternative betydninger, se Fission (flertydig). (Se også artikler, som begynder med Fission)

I kernefysik og kernekemi er kernefission enten en kernereaktion eller en radioaktiv henfaldsproces i hvilket atomkernen spaltes til mindre dele (lettere kerner). Fissionsprocessen frembringer ofte frie neutroner og gamma-fotoner og frigør en meget stor mængde energi sammenlignet med de energimængder, der frigøres ved kemiske processer.

Kernefission af tunge grundstoffer blev opdaget i 1938 af tyskeren Otto Hahn og hans assistent Fritz Strassmann og forklaret teoretisk i 1939 af Lise Meitner og hendes nevø Otto Robert Frisch. Frisch navngav processen ved analogi med biologisk fission af levende celler. Det er en exoterm reaktion, der frigør store mængder af energi både som elektromagnetisk stråling og som kinetisk energi af brudstykkerne, idet materialet, fissionen sker i, opvarmes. For at fissionen kan frembringe energi, skal den totale bindingsenergi for de resulterende grundstoffer være mindre negativ end for udgangsgrundstoffet.

Fission er en form for kernetransmutation, fordi de resulterende brudstykker ikke er samme grundstof som det oprindelige atom. De 2 kerner, der frembringes, er oftest af sammenlignelig, men lidt forskellig størrelse, ofte med et masseforhold på 2 eller 3 for almindeligt forekommende fissile isotoper.^[1][2] De fleste fissioner er binære fissioner (der frembringes 2 ladede brudstykker), men lejlighedsvis (2 til 4 gange per 1000 begivenheder), frembringes 3 positivt ladede brudstykker i en terniær fission. De mindste af disse brudstykker i en terniær proces varierer i størrelse fra en proton til en argon kerne.

Bortset fra fission startet med neutroner, som udnyttes teknisk, kaldes også radioaktivt henfald (som ikke kræver neutroner) for fission. Spontan fission blev opdaget 1940 af Flyorov, Petrzhak and Kurchatov^[3] i Moskva, da de ville bekræfte at fissions-raten for uran var negligerbar uden neutronbombardement, som forudsagt af Niels Bohr; det viste sig, at det var den ikke.^[3]

Den uforudsigelige sammensætning af produkterne adskiller fission fra rene kvantemekaniske tunnelprocesser som proton-emission, alfahenfald, og klyngehenfald, der giver de samme produkter hver gang. Kernespaltning frembringer energi i kernekraft og driver eksplosionen i kernevåben. Begge anvendelser muliggøres af at visse stoffer kaldet kernebrændsel undergår fission, når de rammes af neutroner, og derefter selv udsender neutroner, når de spaltes. Dette muliggør en selvkørende kædereaktion. Energien frigøres langsomt og kontrolleret i en kernereaktor eller hurtigt og ukontrolleret i et kernevåben.

Mængden af energi, som det er muligt at frigøre fra kernebrændsel er millioner af gange større end den energi som kan frigøres fra en tilsvarende masse af kemisk brændsel som f.eks. benzin. Dette gør kernefission til en meget koncentreret energikilde. Produkterne af kernefission er dog i gennemsnit langt mere radioaktive end de tunge grundstoffer, der bruges som kernebrændsel, og de vedbliver at være radioaktive i betydelige tidsrum. Der opstår derfor et betydeligt affaldsproblem, og bekymringer over ophobning af radioaktivt affald og over det destruktive potentiale af kernevåben er en modvægt mod den fredelige udnyttelse af kernekraft, der i årtier har givet anledning til politisk debat.

1. ^ M. G. Arora & M. Singh (1994). Nuclear Chemistry. Anmol Publications. s. 202. ISBN 81-261-1763-X. Arkiveret fra originalen 9. april 2017. Hentet 22. december 2017.
2. ^ Gopal B. Saha (1. november 2010). Fundamentals of Nuclear Pharmacy. Springer. s. 11–. ISBN 978-1-4419-5860-0. Arkiveret fra originalen 10. april 2017. Hentet 22. december 2017.
3. ^ ^{a b} Петржак, Константин (1989). "Как было открыто спонтанное деление" [How spontaneous fission was discovered]. I Черникова, Вера (red.). Краткий Миг Торжества — О том, как делаются научные открытия [Brief Moment of Triumph — About making scientific discoveries] (russisk). Наука. s. 108-112. ISBN 5-02-007779-8.