Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hver er munurinn á vetnissprengju og kjarnorkusprengju?

Orðið kjarnorka (e. nuclear energy) er haft um alla orku sem rekja má til atómkjarnanna (e. atomic nuclei). Orka losnar frá kjörnunum eftir tvenns konar leiðum sem eru ólíkar en byggjast þó báðar á tveim staðreyndum. í fyrsta lagi er orka jafngild massa samkvæmt jöfnu Einsteins $E = m c^2$ og í öðru lagi er massi miðlungs þungra atómkjarna hlutfallslega minnstur, miðað við heildarmassann. Því getur orka losnað úr læðingi annars vegar þegar þungir kjarnar klofna og mynda aðra léttari og hins vegar þegar léttir kjarnar renna saman og mynda þyngri kjarna. Fyrrnefnda ferlið kallast kjarnaklofnun (e. nuclear fission) en hið síðara kjarnasamruni (nuclear fusion).

Skýringarmynd af kjarnaklofnun.

Orkugjafinn eða „eldsneytið“ í kjarnaklofnun er tiltekið frumefni með þungum kjörnum, til dæmis frumefnið plúton (e. plutonium) eða auðgað úran (e. enriched uranium), það er að segja samsætan (e. isotope) úran-235. Hún finnst í litlu magni í náttúrlegu úrani og þarf að „auðga“ það með því að skilja sem mest af úrani-238 frá og fá þannig efni sem er nothæft til orkuframleiðslu, hvort heldur er í úransprengju eða í kjarnorku­veri.

Þegar úranið klofnar myndast ekki aðeins tveir léttari kjarnar, heldur losna líka nifteindir (e. neutrons) sem geta rekist á aðra úrankjarna og ýtt undir klofnun þeirra. Þannig fer af stað keðjuverkun (e. chain reaction) sem er forsenda þess að klofnunarferlið getur haldið áfram þar til allt úran-235 er úr sögunni. Í úransprengju er keðjuverkunin óheft og því verður gríðarleg sprenging ef nógu mikið úran er fyrir hendi. Í kjarnorkuverum er keðjuverkuninni hins vegar stýrt þannig að hæfileg orka er framleidd án sprengingar.

„Eldsneytið“ í kjarnasamruna er yfirleitt frumefnið vetni (e. hydrogen) en kjarninn í algengustu samsætu þess er léttastur allra atómkjarna. Það er þó ekki endilega hann sem kemur við sögu í samruna heldur geta þar líka verið þyngri samsætur eins og tvívetni (e. deuterium) og þrívetni (tritium), eða önnur ívið þyngri frumefni. Til þess að tveir kjarnar geti runnið saman þurfa þeir að nálgast hvor annan nægilega og þar er vandinn mestur, því að atómkjarnar bera jákvæða rafhleðslu sem veldur því að þeir hrinda hver öðrum frá sér því meir sem fjarlægðin er minni, uns komið er að ákveðnum þröskuldi. Til að yfirvinna þröskuldinn þurfa þeir að hafa hreyfiorku og hraða í upphafi, svipað og þegar við gefum steini hraða upp á við til að koma honum yfir vegg. Í tilviki kjarnasamrunans fæst þessi orka með því að eldsneytið er gríðarlega heitt eins og við getum séð í sólinni okkar, enda myndast geislunarorka sólstjarna einmitt í kjarnasamruna.

Í vetnissprengjum (e. hydrogen bombs) – sem einnig mætti kalla samrunasprengjur (e. fusion bombs) – eru úransprengjur yfirleitt notaðar til að hita samrunaeldsneytið þangað til það springur líka, en þá myndast margfalt meiri orka, til dæmis miðað við efnismagnið sem notað er. Það er meginástæðan til þess að vetnissprengjur eru svo miklu öflugri en úransprengjur eins og sjá má á myndunum hér fyrir neðan.

Myndirnar eru teknar úr New York Times 4. september 2017. Þeim er meðal annars ætlað að taka á því að Norður-Kóreumenn hafa ef til vill ekki smíðað fullgilda, hreinræktaða vetnissprengju eins og lýst er í síðasta hluta myndarinnar, heldur millistig sem lýst er í stigi 2 og 3.

Enn er þess að geta að vísindamenn hafa um langa hríð lagt sig fram til að virkja samrunaorkuna til friðsamlegra nota eins og gert er með klofnunarorku í kjarnorkuverum nú á dögum, þó að það hafi vissulega ekki reynst vandalaust. Þetta hefur hins vegar reynst þrautin þyngri þó að talsvert hafi miðað í áttina. En ef þrautin leysist kynni orkuvandi mannkynsins að hverfa því að orkugjafinn yrði nær óþrjótandi, sem sé allt vatn jarðar, og geislavirkur úrgangur yætti heldur ekki að verða verulegt vandamál.


Spyrjanda hefur, eins og eðlilegt er, ekki verið fulljós merking orðanna vetnissprengja og kjarnorkusprengja. Úr því er vonandi bætt með svarinu.

Höfundur svarsins hefur sett enska þýðingu í sviga við lykilorð í textanum til að auðvelda lesendum að lesa sér meira til á Veraldarvefnum, og eru þeir hér með hvattir til þess!

Mörg önnur svör á Vísindavefnum fjalla um svipuð efni og má skoða þau hér til hliðar eða með því að nota leitarvél Vísindavefsins.

Myndir:

Útgáfudagur

7.9.2017

Spyrjandi

Hugrún Sigurðardóttir

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hver er munurinn á vetnissprengju og kjarnorkusprengju?“ Vísindavefurinn, 7. september 2017. Sótt 25. nóvember 2017. http://visindavefur.is/svar.php?id=71813.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2017, 7. september). Hver er munurinn á vetnissprengju og kjarnorkusprengju? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=71813

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hver er munurinn á vetnissprengju og kjarnorkusprengju?“ Vísindavefurinn. 7. sep. 2017. Vefsíða. 25. nóv. 2017. <http://visindavefur.is/svar.php?id=71813>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Þróunarkenningin

Þróunarkenningin er ein farsælasta vísindakenning sem fram hefur komið. Kjarnann í kenningunni setti Charles Darwin fram í bókinni Um uppruna tegundanna (1859). Darwin sýndi fram á að allar lífverur á jörðinni eru komnar af sömu forfeðrum og hafa lagast að umhverfi sínu fyrir tilstuðlan náttúrulegra krafta á óratíma jarðsögunnar.