Jaderná fúze

Jaderná či nukleární fúze je typ jaderné reakce, při které dochází ke slučování atomových jader lehčích prvků v jádra těžších prvků a zároveň k uvolnění energie. Termojaderná fúze probíhající za vysokých teplot je zdrojem energie většiny hvězd včetně Slunce. Jaderná fúze je v principu opakem štěpení jader těžkých prvků.

Proti slučování jader působí odpudivá elektrická interakce (obě jádra jsou kladně nabitá). Dostanou-li se však lehká jádra dostatečně blízko k sobě, aby překonala Coulombovu bariéru, převládne nad elektrickou silou přitažlivá jaderná síla a obě jádra se sloučí. Rozdíl mezi klidovými hmotnostmi jader před a po sloučení se uvolní ve formě energie.

Termonukleární fúze

Podrobnější informace naleznete v článku Termonukleární fúze.

Jedním ze způsobů, jak může fúze probíhat, je působení vysoké teploty a tlaku, kdy do sebe jádra mohou narazit s dostatečnou energií k překonání coulombovské bariéry. V tom případě mluvíme o termonukleární fúzi.

V jádru Slunce a dalších menších hvězd hlavní posloupnosti probíhá takzvaný proton-protonový cyklus, kdy se slučují samotné protony (jádra vodíku) na helium. U větších hvězd ke stejné proměně dochází cyklem C-N-O.

Ve starších hvězdách dále dochází k 3-alfa reakci, kdy se protonovým cyklem vytvořené helium přeměňuje na uhlík. Ve větších hvězdách pak fúzemi vznikají i další prvky jako je neon, kyslík nebo křemík. Nejtěžší prvek vznikající ve hvězdách termonukleární fúzí je železo, které má příliš silné vazby (fúze energii neprodukuje, ale spotřebovává) a při jeho nahromadění dochází ke gravitačnímu kolapsu a explozi supernovy. Těžší prvky ve vesmíru vznikají jinými typy nukleosyntézy, například při této explozi.

Jaderná fúze za studena

Podrobnější informace naleznete v článku Studená fúze.

Existují také jaderné fúze bez použití vysokých teplot, nicméně není známý způsob, jak je uplatnit jako zdroj energie. Mezi tyto způsoby patří např. mionová katalýza, pyroelektrická fúze a některé další.

Využití v energetice

Související informace naleznete také v článku Jaderný fúzní reaktor.

Fúze deuteria a tritia za vzniku neutronu a helia

Snaha o využití jaderné fúze jako zdroj energie je předmětem bádání, jehož cílem je vytvořit fúzní reaktor. K tomuto zkoumání slouží zejména tokamaky a stelarátory.

Jednorázovou jadernou fúzní reakci není těžké vyvolat (lze jí dosáhnout např. elektrickým výbojem), je ale obtížné udržet ji v reaktoru po delší dobu a zajistit kladnou bilanci získané energie ku dodané.

Reakce teoreticky použitelná pro výrobu energie na Zemi je syntéza deuteria a tritia (deuterio-tritiová fúze):

D + T → ⁴He + n

Deuterium je v přírodě běžně se vyskytující izotop vodíku. Ve svém jádře obsahuje jeden proton a jeden neutron. Tritium je izotop vodíku, který oproti deuteriu obsahuje ještě jeden neutron navíc. Vyskytuje se velmi vzácně, protože jeho poločas rozpadu je 12 let.

Odkazy

Související články

• Nukleosyntéza

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu jaderná fúze na Wikimedia Commons

Autoritní data	NKC: ph233608 BNE: XX553775 BNF: cb11977891b (data) GND: 4030323-8 LCCN: sh85092995 LNB: 000323763 NARA: 10641972 NDL: 00564769 NLI: 987007536099805171

Portály: Fyzika