Nucleaire Technologie in de 21ste Eeuw - Intro

wentelen; maakt men de som van de massa's van deze deeltjes, dan komt men tot 4,033 a.m.e. Meet men echter de massa van een heliumatoom dan vindt men 4,003 a.m.e. Dit verschil van 0,030 a.m.e. noemt men het massadefect of massaverschil , nl. de massa die verdwenen is bij het samenstellen van helium. Dit massaverschil verandert in bindingsenergie , volgens de wet van Einstein. Bij het begin van vorige eeuw heeft Einstein in zijn beroemde relativiteitstheorie aangetoond dat massa en energie in feite gelijkwaardig zijn, verschillende vormen van eenzelfde realiteit. Als men de massa vermenigvuldigt met de snelheid van het licht in het kwadraat bekomt men de overeenkomstige energie ( E = m.c 2 ). Men kan dus de massa omrekenen in energie. 1 H), dat alleen één proton als kern heeft, vertonen alle atomen of isotopen een massadefect. Een gedeelte van hun massa werd bij hun samenstelling onder de vorm van energie uitgestraald; daardoor blijft er niet voldoende massa over opdat de kerndeeltjes afzonderlijk zouden kunnen bestaan; de kern is op die wijze gebonden en kan niet meer uiteenvallen in individuele nucleonen. Bindingsenergie – De verdwenen massa is omgezet in bindingsenergie; hoe groter het massadefect, hoe sterker de bindingsenergie. Deze bindingsenergie kan men voor alle gekende atomen berekenen. Het is logisch dat deze bindingsenergie oploopt met het aantal kerndeeltjes dat in een atoom zit. De zware atomen lood en uranium hebben een veel groter massadefect dan lichte zoals helium of koolstof. Om de atomen onderling te vergelijken, is het interessant om de relatieve bindingsenergie te berekenen door de totale bindingsenergie te delen door het aantal kerndeeltjes. Als men dan de bindingsenergie per kerndeeltje volgt van de lichte tot de zware atomen, dan merkt men een eigenaardig verloop (zie Figuur 4). Eerst stijgt deze specifieke bindingsenergie tot de halfzware elementen (o.a. mangaan, ijzer). Daarna neemt ze terug af naar uranium toe. Relatief zijn de halfzware atomen dus het sterkst gebonden. Behalve lichte waterstof ( 1

Figuur 4: De bindingsenergie per kerndeeltje voor de verschillende atoommassa's.

Fissie en fusie – Uit dit verloop blijkt dat men energie kan winnen op twee manieren: men kan ofwel lichte kernen trachten samen te smelten en daar een zwaardere, sterker gebonden kern van maken ( kernfusie ), ofwel kan men een zeer zware kern splitsen in 2 halfzware, eveneens sterker gebonden kernen ( kernfissie, -splitsing, of -splijting ).

6