Vetenskapens verktyg: Vad händer när man delar en atom?

Alla atomer har en atomkärna i sitt centrum. Kärnan består av två saker, neutroner och protoner. Neutroner har ingen laddning och protoner har positiva laddningar. Tillsammans kallas neutroner och protoner för nukleoner. Dessa är de viktigaste delarna som vi fokuserar på när vi pratar om att dela upp atomer, men atomer har också elektroner. Elektroner har negativa laddningar och de finns inte inuti kärnan, de cirklar runt den.

Vad händer när man delar en atom?

Det krävs en viss mängd energi för att hålla ihop alla nukleoner i kärnan. Detta kallas för bindningsenergi. Om vi utsätter kärnan för rätt belastning är bindningsenergin inte tillräckligt stor för att hålla ihop allting och kärnan splittras.

För att splittra en atom skjuts en neutron, som färdas med precis rätt hastighet, mot kärnan. Under rätt förhållanden splittras kärnan i två delar och energi frigörs. Denna process kallas kärnklyvning.

Den energi som frigörs när man delar bara en atom är försvinnande liten. Men när kärnan splittras under rätt förhållanden frigörs också några vilsna neutroner och dessa kan sedan fortsätta att splittra fler atomer, vilket frigör mer energi och fler neutroner, vilket orsakar en kedjereaktion.

Denna kedjereaktion multiplicerar mycket snabbt mängden atomer som splittras och mängden energi som frigörs. Under rätt förhållanden kan en stor mängd energi frigöras inom en bråkdel av en sekund vilket resulterar i en kärnexplosion.

Kan alla atomer klyvas på detta sätt?

I teorin kan alla atomer klyvas på detta sätt, men i verkligheten spelar storleken roll. Ju mindre kärnan är, desto mer energi krävs för att klyva atomen. Atomer med större atomkärnor kan mer framgångsrikt delas

på detta sätt.

Iron är ett mycket stabilt grundämne. Atomer med kärnor som är större än järnets anses i allmänhet vara tillräckligt stora för kärnklyvning på detta sätt. I verkligheten är det bara ett fåtal grundämnen som faktiskt används, Uran är det vanligaste som används i kärnreaktorer.

Splittring i två

När atomen splittras delas den inte i två exakta halvor, uran har till exempel 92 protoner i sin atomkärna. En atom av uran delas vanligtvis i en atom av krypton (36 protoner) och en atom av barium (56 protoner). Detta kallas binär klyvning. I sällsynta fall kan atomer delas i tre, det kallas ternär fission.

Hur är det med att dela en atom i rymden?

NASA har redan skapat en kärnreaktor som kan fungera i rymden. Denna lilla, kompakta reaktor sägs kunna skapa tillräckligt med energi (10 kilowatt el) för att försörja flera genomsnittliga hushåll kontinuerligt i tio år.

Och även om den ännu inte har testats i rymden har denna typ av kraftsystem utvecklats för att göra det möjligt för oss att resa längre ut i rymden, långt bortom våra nuvarande upptäcktsresor till månen.