Warum wird Wasserstoff-Bor als Fusionsreaktion bezeichnet?

Die grundlegende Frage ist also, woher der Strom kommt.

Die Gesamtbindungsenergie von Bor-11 beträgt 6,928 MeV/Nukleon , während das Proton offensichtlich eine Bindungsenergie von 0 MeV/Nukleon hat (es ist an nichts gebunden), während das resultierende Helium eine Bindungsenergie von 7,074 MeV/Nukleon hat .

Im Allgemeinen wollen die Nukleonen von niedriger zu hoher Bindungsenergie wechseln; Diese Beträge sind insgeheim negativ, ähnlich wie die potenzielle Energie der Gravitation negativ ist. In ihrem entropischen „Ziel“, so viel Energie wie möglich über das Universum zu verteilen, indem sie ihren Energiezustand minimieren, „wollen“ die Nukleonen ihre Bindungsenergie erhöhen.

Nun, Sie haben Recht, dass ein Teil dieser Reaktion als eine Art Spaltung qualifiziert wird, und wir können das tatsächlich beziffern, diese elf Nukleonen gewinnen jeweils 0,146 MeV für eine Gesamtfreisetzung von 1,6 MeV. Aber das einsame Proton fusioniert zu Helium und erhöht seine Bindungsenergie um 7,1 MeV. Von den insgesamt erzeugten 8,7 MeV stammen also etwa 80 % aus dem Fusionsteil.

Ich denke tatsächlich, dass der Grund dafür, diese Fusion statt Spaltung zu nennen, wahrscheinlich einfacher ist. Helium ist angesichts seiner Atommasse tatsächlich äußerst seltsam stabil. So ziemlich alle anderen Isotope passen auf eine schöne Kurve , wo wir die Bindungsenergie pro Nukleon gegen die Gesamtmasse des Kerns auftragen. Diese steigt ungefähr linear von Null bis zur Bindungsenergie von Neon-20 an, bevor sie sich mit einem Maximum bei Eisen-56 und einem Plateau bis Strontium-86 einpendelt und dann eine viel mildere Linie mit abnehmender Steigung für Isotope mit noch höherer Masse aufweist.

Die Standardkonvention besteht darin, die seltsame Stabilität von Helium im Grunde zu ignorieren und sich den Rest der Kurve anzusehen, in welchem ​​​​Fall Dinge, die schwerer als Eisen-56 sind, einer „Spaltung“ unterliegen, während Dinge, die leichter als es sind, einer „Fusion“ unterliegen. Ich kann mir vorstellen, dass andere Leute nicht einmal auf die Tatsache achten, dass das Bor in Helium zerfällt, geschweige denn berechnen, welcher Prozentsatz der Energie davon stammt, wenn sie es als Fusionsenergie klassifizieren. Was Materie ist, ist nicht das, in was sie sich verwandelt, was für Klassifizierungszwecke wichtig ist, ist, wie groß sie ist, „sie ist viel kleiner als Eisen, also muss es Fusionsenergie sein, nicht Spaltungsenergie.“ Soweit es uns interessiert, könnten diese Nukleonen möglicherweise Energie verlieren und das Proton erhält genug Energie, um dies auszugleichen.

Sie haben Recht, dass eine Kernfusionsreaktion auftritt, wenn sich zwei oder mehr Atomkerne zu einem schwereren verbinden. Eine Fusionsreaktion muss jedoch keine Energie freisetzen. Es ist auch erwähnenswert, dass die Fusionsreaktanten Atomkerne sind. Wenn also ein Neutron zu einem Kern wie Uran hinzugefügt wird, sprechen wir nicht von Kernfusion, sondern von Neutronenabsorption. Bei der Kernspaltung spaltet sich ein Kern in zwei oder mehr Atomkerne, mit dem Unterschied, dass dies auch spontan beim radioaktiven Zerfall geschehen kann.

Wenn sich also Wasserstoff- und Bor-11-Kerne verbinden, spricht man von einer Fusionsreaktion, auch wenn sie nur vorübergehend einen angeregten Kohlenstoff-12-Kern erzeugt. Dieser angeregte Kern unterliegt einem radioaktiven Zerfall durch Spaltung in drei Alpha-Teilchen, wie Sie erwähnt haben (vergleichen Sie den Hoyle-Zustand , der eine sehr kurze Halbwertszeit von hat$2.4\times10^{-16}~\mathrm{s}$). Letztendlich kommt es sowohl zur Fusion als auch zum radioaktiven Zerfall durch Spaltung. Da der erste Schritt, der künstlich herbeigeführt werden muss, die Fusion ist, reicht es aus, sie Wasserstoff-Bor-Fusion zu nennen, und der Teil der Spaltung wird als selbstverständlich angesehen, auch wenn er aus energetischer Sicht sehr wichtig ist.