Voor fusie moeten de kernen bij elkaar komen. Dit kan alleen als de deuterium- en tritiumatomen geen elektronenschil meer om zich heen hebben. Dit kan door het mengsel zeer sterk te verhitten. Het gas wordt dan een plasma wat bestaat uit lossen kernen en elektronen. De deuteriumkernen en de tritiumkernen zijn beide positief geladen (2+ en 3+ respectievelijk). Ze zullen elkaar dus afstoten als ze bij elkaar in de buurt komen en alleen als ze met grote snelheid recht op elkaar afvliegen is er een kans dat ze fuseren. Hoge snelheid beteket een hoge kinetische energie en de temperatuur is een maat voor de gemiddelde kinetische energie van de deeltjes. Hoe hoger de temperatuur hoe sneller de kernen bewegen en hoe groter de kans op fusie.
Opgave b
De fusiereactie luidt
31H + 21H → 42He + 10n
De massa's van de kernen vinden we in BINAS tabel 25A. De massa's in deze tabel zijn de atoommassa's en niet de massa's van de kernen. De elektronmassa's (me) moeten we hier dus nog vanaf trekken. De massa van het neutron vinden we in BINAS tabel 7. We vinden dan
De elektronmassa's vallen links en rechts tegen elkaar weg. Voor het massaverschil tussen links en rechts vinden we dan
(3,016049+2,014102) - (4,002603+1,008665) = 0,018883 u
Dit is gelijk aan 3,135598·10-29 kg. De vrijkomende energie berekenen we met E=mc2.
E = 3,135598·10-29 · (2,99792458·108)2 = 2,818135·10-12 J
Dit is gelijk aan
2,818135·10-12 J / 1,6022·10-19 = 17,5892·106 eV
Afgerond is dit 17,6 MeV.
Opgave c
63Li + 1nn → 31H + 42He
Opgave d
Per fusiereactie komt er een energie van 2,818135·10-12 J vrij (zie vraag b). In totaal zijn er dus in een jaar tijd
2,0·1015 / 2,818135·10-12 = 7,09692
26
fusiereacties nodig. Bij elke fusiereactie wordt één deuterium en één tritiumkern verbruikt. De totale massa per fusiereactie is dus
2u + 3u = 5u = 8,3027·10-27 kg
De verbruikte massa aan deuterium en tritium in een jaar is dus
7,09692
26 · 8,3027·10-27 = 5,8923 kg
Afgerond is dit 5,9 kg.
(Let op: Dit is niet de massa die verdwijnt bij de fusiereactie maar de hoeveelheid deuterium en tritium die omgezet worden in helium om de benodigde energie op te wekken.)
Vraag over opgave "Kernfusie"?
Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers
Sorry
: (
Als je een vraag wil stellen moet je eerst inloggen.
Eerder gestelde vragen | Kernfusie
Op donderdag 22 jun 2023 om 15:59 is de volgende vraag gesteld 31H + 21H → 42H + 10n
waarom wordt het hier 4 2 H en niet helium en 3 0 n?
(de vergelijk kopieert niet goed)
Erik van Munster reageerde op donderdag 22 jun 2023 om 17:18 Had ook He moeten staan ipv H. Net verbeterd, dank voor je berichtje.
