Нуклеарна трансмутација

Илустрација протон-протонског ланца, од водоника који формира деутеријум, хелијум-3 и регуларни хелијум-4.

Нуклеарна трансмутација је претварање једног хемијског елемента или изотопа у други хемијски елемент. Нуклеарна трансмутација се дешава у било ком процесу где се мења број протона или неутрона у језгру атома.

Трансмутација се може постићи нуклеарним реакцијама (у којима спољна честица реагује са језгром) или радиоактивним распадом, где није потребан спољни узрок.

Природна трансмутација звезданом нуклеосинтезом у прошлости је створила већину тежих хемијских елемената у познатом постојећем универзуму, и наставља да се одвија до данас, стварајући огромну већину најчешћих елемената у универзуму, укључујући хелијум, кисеоник и угљеник. Већина звезда врши трансмутацију кроз реакције фузије које укључују водоник и хелијум, док су много веће звезде такође способне да стапају теже елементе до гвожђа касно у својој еволуцији.

Елементи тежи од гвожђа, као што су злато или олово, настају кроз елементарне трансмутације које се природно могу појавити у суперновама. Један циљ алхемије, трансмутација основних супстанци у злато, сада је познато да је немогућ хемијским средствима, али могућ физичким. Како звезде почињу да спајају теже елементе, знатно се мање енергије ослобађа из сваке реакције фузије. Ово се наставља све док се не дође до гвожђа које се производи ендотермном реакцијом која троши енергију. Ниједан тежи елемент се не може произвести у таквим условима.

Једна врста природне трансмутације која се може приметити у садашњости се дешава када се одређени радиоактивни елементи присутни у природи спонтано распадну процесом који изазива трансмутацију, као што је алфа или бета распад. Пример је природно распадање калијума-40 до аргона-40, који формира већину аргона у ваздуху. Такође на Земљи се дешавају природне трансмутације из различитих механизама природних нуклеарних реакција, услед бомбардовања елемената космичким зрацима (на пример, да би се формирао угљеник-14), а такође повремено од природног неутронског бомбардовања (на пример, погледајте природни нуклеарни фисијски реактор).

Вештачка трансмутација се може десити у машинама које имају довољно енергије да изазову промене у нуклеарној структури елемената. Такве машине укључују акцелераторе честица и токамак реакторе. Конвенционални фисиони реактори такође изазивају вештачку трансмутацију, не из снаге машине, већ излагањем елемената неутронима произведеним фисијом из вештачки произведене нуклеарне ланчане реакције. На пример, када се атом уранијума бомбардује спорим неутронима, долази до фисије. Ово ослобађа, у просеку, три неутрона и велику количину енергије. Ослобођени неутрони затим изазивају фисију других атома уранијума, све док се сав расположиви уранијум не исцрпи. Ово се зове ланчана реакција.

Вештачка нуклеарна трансмутација је разматрана као могући механизам за смањење запремине и опасности од радиоактивног отпада.

Спољашње везе

• "Радиоацтиве цханге", Рутхерфорд & Соддy артицле (1903), онлине анд аналyзед он Бибнум [цлицк 'à тéлéцхаргер' фор Енглисх версион].