Fusionsreaktioner

De kärnreaktioner som ger solen dess värme kan kopieras i liten skala i en cyklotron eller en liknande maskin. Med hjälp av den kan lätta atomkärnor i ett elektriskt fält försättas i mycket höga hastigheter. Deras energivärden mäts i enheten 1 million elektronvolt (MeV). Detta är den energi som en elektron eller proton — vilken som helst partikel med en enhetsladdning — förvärvar när den förs genom ett elektriskt fält med spänningen 1 million volt. En stråle av sådana partiklar riktas mot en bestämd punkt för att framkalla en reaktion mellan kärnorna i strålen och kärnorna i materialet i den bestämda punkten.

Tabellen här bredvid visar en del av de fusionsreaktioner som kärnfysiker har studerat i sina laboratorier. I vart och ett av fallen är en av de partiklar som finns före pilen fixerad i en bestämd punkt, medan den andra partikeln träffar den med hög hastighet. Låt oss belysa detta genom att betrakta den första reaktionen. Kärnan i en väteatom träffar en annan väteatomkärna, blir sammanslagen med den och kastar ut en positiv elektron. Det blir en massförlust, dvs. en liten mängd massa omvandlas till energi i enlighet med Einsteins berömda ekvation E = mc². Följaktligen flyger de bildade partiklarna isär med större energiinnehåll än vad de kolliderande partiklarna hade före kollisionen. I det här fallet är den energi som utvunnits 2.000.000 elektronvolt.

Som jämförelse kan nämnas att då kol förbränns, ger oxideringen av en kolatom bara 4 elektronvolt. I kärnreaktioner har vi att göra med energi mängder som är flera millioner gånger större än vad som förekommer kemiska reaktioner.

De tre första reaktionerna i tabeller antas vara de som i huvudsak äger rum i solen. En del av de övriga reaktionerna kan vara lättare att åstadkomma i ett laboratorium. Du kan lägga märke till att i reaktionerna 3, 5 och 6, i vilka helium-4 frambringas, är den energi som utvinns mycket större. Detta är resultatet av de mycket starka band som bildas mellan två protoner och två neutroner. Helium (He⁴) är ett mycket stabilt grundämne.

[Diagram på sidan 20]

(För formaterad text, se publikationen)

H¹ PROTON

n¹ NEUTRON ATOMKÄRNANS BYGGSTENAR

H¹ VÄTE

H² DEUTERIUM VÄTEISOTOPER

H³ TRITIUM

He³

He⁴ HELIUMISOTOPER

ENERGI FRÅN FUSIONSREAKTIONER

I solen:

(1) H¹ + H¹ H² + e⁺ 2,0 Mev

(2) H¹ + H² He³ 5,5 Mev

(3) He³ + He³ He⁴ + H¹ + H¹ 12,9 Mev

Andra reaktioner:

(4) H² + H² He³ + n¹ 3,2 Mev

H³ + H¹ 4,0 Mev

(5) H² + H³ He⁴ + n¹ 17,6 Mev

(6) H² + He³ He⁴ + H¹ 18,3 Mev