Toppen ved jern forklarer både fisjon og fusjon

Hva viser visualet?

Kurven er ikke tegnet etter hukommelsen, men regnet ut: for hver nuklide er Δm = Z·m_p + N·m_n − M_kjerne gjort om til energi med 1 u = 931,5 MeV/c² og delt på A. Kontrollen er at Fe-56 kommer ut på 8,79 MeV per nukleon, som er kildens 8,8, og at E_B(He-4) − E_B(H-2) − E_B(H-3) = 17,59 MeV, som er kildens 17,6 MeV for fusjonsreaksjonen.

Venstre side stiger bratt. H-2 har bare 1,11 MeV per nukleon, H-3 har 2,83 og He-4 er allerede oppe i 7,07. Slår du lette kjerner sammen, klatrer du raskt oppover – det er fusjon.

Høyre side faller slakt. U-235 ligger på 7,59 MeV per nukleon, mens fisjonsproduktene Kr-92 og Ba-141 ligger på 8,51 og 8,33 – høyere enn utgangspunktet. Spalter du en tung kjerne, løfter du altså bitene oppover mot toppen. Begge veier frigjør energi fordi begge beveger seg mot den mest stabile kjernen.

Slik leser du visualet

Merkene under står også i bildet.

1. 1. Toppen ligger ved jern. Fe-56 når 8,79 MeV per nukleon. Toppen av kurven ligger i jern–nikkel-området og markerer de mest stabile kjernene.
2. 2. Venstre side stiger bratt. H-2 har bare 1,11 MeV per nukleon. Fusjon har derfor svært mye å hente per nukleon.
3. 3. Høyre side faller slakt. U-235 ligger på 7,59. Spalting flytter nukleonene til Kr-92 og Ba-141, som ligger høyere.

Nøkkelbegreper

• bindingsenergi per nukleon
• jerntoppen
• stabilitet
• fisjon
• fusjon
• massedefekt
• Fe-56

På prøve og muntlig-praktisk

Eksamensoppgave 3 på kapittelsiden spør hvorfor både spalting av tunge og sammensmelting av lette kjerner kan frigjøre energi. Svaret er kurven: begge reaksjoner flytter nukleoner mot toppen ved omkring 8,8 MeV per nukleon.

Kildegrunnlag

https://www.ifingo.no/fysikk2/atom-kjerne-og-partikkelfysikk · muntlig-praktisk-proveeksamen.html