Kernfysica
Verken de wereld van atomen, radioactiviteit, kernreacties en de massa-energie equivalentie.
Atoomstructuur
Kies een element
Isotopen
Isotopen zijn atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen. Ze hebben hetzelfde atoomnummer (Z) maar een ander massagetal (A).
Notatie: AZX
Bijvoorbeeld: 126C en 146C zijn isotopen van koolstof.
Het Bohr-model
In het Bohr-model bewegen elektronen in vaste banen (schillen) rond de kern. De kern bevat protonen (+) en neutronen (neutraal). De elektronen (-) bepalen de chemische eigenschappen.
Soorten straling
| Type | Symbool | Samenstelling | Lading | Massa | Doordringend vermogen | Tegengehouden door |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Alfa | α | 2 protonen + 2 neutronen (He-kern) | +2 | 4 u | Laag | Vel papier |
| Beta | β | Elektron (β⁻) of positron (β⁺) | -1 of +1 | ~0 u | Gemiddeld | Aluminiumplaat |
| Gamma | γ | Elektromagnetische straling (foton) | 0 | 0 | Hoog | Lood / beton |
Vervalreacties
Alfaverval
Het atoomnummer daalt met 2, het massagetal met 4.
Beta-min verval
Een neutron verandert in een proton. Het atoomnummer stijgt met 1.
Gammaverval
De kern gaat van een aangeslagen toestand naar de grondtoestand. Geen verandering in Z of A.
Halveringstijd Calculator
Formule
Kernsplijting (Fissie)
Bij kernsplijting wordt een zware kern (bijv. uranium-235) gesplitst in twee lichtere kernen, waarbij energie en neutronen vrijkomen.
Kettingreactie
De vrijgekomen neutronen kunnen nieuwe splijtingen veroorzaken. Dit is het principe achter:
- Kerncentrale: gecontroleerde kettingreactie
- Atoombom: ongecontroleerde kettingreactie
De kritische massa is de minimale hoeveelheid splijtstof nodig voor een zelfonderhoudende kettingreactie.
Kernfusie
Bij kernfusie smelten twee lichte kernen samen tot een zwaardere kern, waarbij enorm veel energie vrijkomt. Dit is het proces dat de zon aandrijft.
Waarom is fusie moeilijk?
De kernen moeten de elektrische afstoting overwinnen. Hiervoor zijn temperaturen van meer dan 100 miljoen graden Celsius nodig (plasma).
Fusie-onderzoek: ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Frankrijk probeert fusie-energie op aarde te realiseren.
Massa-energie equivalentie: E = mc²
Einstein toonde aan dat massa en energie twee vormen van hetzelfde zijn. Bij kernreacties gaat een klein beetje massa 'verloren' (massadefect), die wordt omgezet in energie.
Hierin is:
- E = vrijgekomen energie (J of MeV)
- Δm = massadefect (kg of u)
- c = lichtsnelheid = 3,0 × 10⁸ m/s
- 1 u = 1,66054 × 10⁻²⁷ kg
Bindingsenergie Calculator
Quiz: Kernfysica
Test je kennis met deze vragen over kernfysica. Kies het juiste antwoord en ontvang directe feedback.