Hoe werken kernfusie en kernsplitsing?

Share Button

Koude kernfusie zit in het verdomhoekje. Dit is onterecht. Natuurkundigen die beweren dat koude kernfusie fysisch onmogelijk is, geven hiermee blijk van een gebrekkige kennis van natuurkundige processen. Het probleem met koude kernfusie is niet de fysica, maar de techniek. Lees hier waarom.

Hoe levert kernfusie energie op?

Hoe meer de massa van een atoomkern en de verdeling van protonen en neutronen op die van stabiele vormen van nikkel en ijzer lijkt, hoe groter de bindingsenergie per kerndeeltje.

Hoe meer de massa van een atoomkern en de verdeling van protonen en neutronen op die van stabiele vormen van nikkel en ijzer lijkt, hoe groter de bindingsenergie per kerndeeltje.

Alle baryonische materie (het spul dat uit protonen, neutronen en elektronen bestaat: in de praktijk dus alles om ons heen) bestaat uit atoomkernen waaromheen een wolk elektronen draait. In tegenstelling tot chemische reacties, waardoor alleen atomen andere gegroepeerd worden en de hoeveelheid elektronen verandert, veranderen bij atoomkernreacties ook de ‘eeuwige’ atoomkernen zelf. De hoeveelheid energie die hierbij vrij kan komen is rond miljoen maal groter dan bij chemische reacties. Enkele promilles van de massa van een atoomkern verandert bij kernfusie in energie.

Atoomkern: evenwicht tussen drie krachten
De meest stabiele atoomkernen zijn de stabiele vormen van ijzer en nikkel. Dat heeft te maken met het aantal nucleonen (protonen en neutronen) in de kern. In een atoomkern zijn er drie krachten belangrijk.
De zwakke kernkracht (die deeltjes als neutronen uit elkaar laat vallen) bijvoorbeeld. De sterke kernkracht houdt de drie quarks waaruit een proton en een neutron bestaan bij elkaar, maar een beetje sterke kernkracht ‘lekt’ uit het proton en neutron (de quarks in het ene nucleon wisselwerken een beetje met die van het andere nucleon). Dat restje van de sterke kernkracht (de sterkste kracht die we kennen) laat zo protonen en neutronen aan elkaar ‘kleven’. Tot slot is er de elektromagnetische kracht, die gelijke ladingen (zoals die van de positief geladen protonen) elkaar sterk laat afstoten.

Het aantal nucleonen is bij ijzer en nikkel groot genoeg voor een lage “oppervlaktespanning” in vergelijking met bijvoorbeeld waterstof, waar één kerndeeltje alleen rond zweeft. Tegelijkertijd is het aantal (positief geladen) protonen nog niet zo groot dat de kern door een overmaat aan positieve lading uit elkaar wordt geblazen. Ook ‘beschermen’ de protonen de ongeladen neutronen tegen uiteenvallen door de zwakke kernkracht, omdat het meer energie kost om een extra positief geladen proton tussen de bestaande protonen te proppen, dan het oplevert om een neutron uit elkaar te laten vallen. Kortom: de neutronen werken door de sterke kernkracht als lijm, de protonen houden met hun positieve lading de neutronen gevangen in hun staat als neutron.

IJzer en nikkel: volkomen uitgemolken atoomkernen

Zware atoomkernen zoals goud en uranium kunnen alleen gevormd worden als ijzer- of nikkelkernen in zware sterren neutronen invangen. Bron: astronomy.com

Zware atoomkernen zoals goud en uranium kunnen alleen gevormd worden als ijzer- of nikkelkernen in zware sterren neutronen invangen (in vaktermen: het r-proces of s-proces). Bron: astronomy.com

Elke kernreactie waarbij de resulterende kern qua aantallen nucleonen meer op die van nikkel of ijzer lijkt, levert energie op. De bindingsenergie is bij nikkel en ijzer maximaal. Omdat de bindingsenergie negatief is, betekent dat dus ook, dat het extreem veel energie kost om een ijzer- of nikkelkern uit elkaar te slopen. Daarom is het voor een grote ster ook einde oefening als hij eenmaal ijzer en nikkel heeft gevormd. De stralingsdruk valt weg waardoor de ster door de verpletterende zwaartekracht in elkaar klapt. Je krijgt dan een verwoestende explosie: een supernova, die grote hoeveelheden materie, zoals de atomen waaruit jij en ik bestaan, het heelal inspuwt.

Bij kernsplitsing, bijvoorbeeld van de extreem zware uraniumkernen, komt energie vrij omdat de onderlinge elektromagnetische afstoting in de kleinere kernen veel kleiner is. Bij kernfusie, bijvoorbeeld van waterstof in helium, ontstaat vrije energie omdat het restantje van de sterke kernkracht het veel energiezuiniger maakt om twee protonen en twee neutronen aan elkaar te laten kleven dan om vier losse waterstofatomen (dus vier losse protonen met elektronen er om heen) te laten bestaan.

Atoomkern nog steeds een grote onbekende
Overigens weten we minder van de fysica van atoomkernen dan veel mensen denken. De processen in een atoomkern vinden zo’n honderdduizend maal sneller plaats dan die bij chemische reacties, die al extreem snel verlopen. Wat we waarnemen is niet wat er direct in een atoomkern gebeurt, maar het resultaat van misschien wel duizenden gebeurtenissen. We kunnen weliswaar redelijk accuraat berekenen hoe stabiel bepaalde atoomkernen zijn, m.a.w. het eindresultaat voorspellen, maar niet wat er precies gebeurt. Met andere woorden: op atoomkerngebied zijn we zo ver als chemici begin twintigste eeuw op scheikundegebied.
Ook zijn er allerlei vreemde verschijnselen. Er blijken bijvoorbeeld zogeheten “magische getallen” te bestaan, waardoor sommige aantallen kerndeeltjes stabieler zijn dan andere. Waarom, weet niemand. Geen wonder. Het vereist al een extreem snelle supercomputer om te berekenen wat er in één enkel proton of neutron gebeurt, laat staan in een grote atoomkern.

Enige bescheidenheid zou sommige kernfysici, vooral de hete-kernfusie onderzoekers, dus sieren. De manier waarop ze collega’s verketteren die de wetenschappelijke methode op integere manier volgen en ten koste van veel persoonlijke opofferingen onderzoek doen naar koude kernfusie, is schandelijk en een wetenschapper onwaardig.

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

5 reacties

  1. Lucida schreef:

    Kan het zijn dat u de berichtgeving rond Rossi en Foccardi heeft gemist? Koude fusie leeft en wordt in oktober in gebruik genomen in Griekenland:
    http://www.e-catworld.com
    http://www.journal-of-nuclear-physics.com

  2. Paul Harmans schreef:

    Ik volg de Koude Fusie van Andrea Rossi al een aantal maanden en heb een groot aantal artikelen daarover vertaald. Het ziet er veelbelovend uit, maar, we moeten toch even eind oktober afwachten, dan wordt de 1megawatt centrale in dienst gesteld en getest door onafhankelijke wetenschappers in het bijzijn van wetenschapsjournalisten, dat zal de E-Cat breken of maken en ik hoop op het laatste. In principe zijn er natuurlijk al een aantal testen gedaan die allemaal positief waren, dus de kans dat het doorbreekt is groot, maar zelfs Rossi ziet eind oktober als de definitieve beoordeling van zijn uitvinding.

    Dit is de link naar mijn laatste vertaling over Rossi en zijn E-Cat, onder het artikel vind je de links naar alle andere vertalingen:

    http://www.ufowijzer.nl/tekstpagina/E-Cat31Juli2011.htm

  3. Bemoeier schreef:

    Kunnen ze met een hoge snelheid`s camera niet zien wat er in een atoomkern gebeurd ?

  4. Xtabay schreef:

    Martin Fleischmann, co-discoverer with B. Stanley Pons of a phenomenon they initially attributed to nuclear fusion, is dead at 85.
    Denk dat deze wetenschapper toch wel wat aandacht verdiend heeft bij zijn afscheid van dit ondermaanse bestaan.
    (staan ook links naar audio-opnames in het artikel)
    Fleischmann Dead at 85: End of an Era
    http://blog.newenergytimes.com/2012/08/04/fleischmann-dead-at-85-end-of-an-era/

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger