Dit artikel legt de verschillen uit tussen kernfusie en kernsplijting, hoe ze werken, en onderzoekt het potentieel en de gevaren van beide reacties als energiebron voor de mensheid. Het benadrukt dat kernenergie, om eerder een zegen dan een ramp te zijn, een diepgaand begrip en verantwoordelijkheid nodig heeft voor de manier waarop we deze energie gebruiken en beheren.
Het woord ‘nucleair’ roept gemakkelijk beelden op van Tsjernobyl en Hiroshima. Kernenergie kan catastrofaal zijn in de verkeerde handen, maar de waarheid is dat het volledig afhangt van hoe de mensheid het gebruikt. Net zoals de zon ons via kernfusiereacties voorziet van de broodnodige lichtenergie, kan het, als we weten hoe we het goed moeten gebruiken, een verkapte zegen zijn. Maar over het algemeen weten mensen niet veel over kernenergie. In het bijzonder kernfusie en kernsplijting zijn twee totaal verschillende zaken, en er wordt vaak over gesproken zonder onderscheid te maken.
Desinformatie en gebrek aan begrip over kernenergie leiden vaak tot onnodige angst. Veel mensen hebben bijvoorbeeld de neiging kernwapens gelijk te stellen aan kerncentrales. Ze hebben echter totaal verschillende principes en doeleinden. Kernwapens zijn bedoeld om te vernietigen, terwijl kerncentrales bestaan om elektriciteit op te wekken voor mensenlevens. Daarom is het belangrijk om een accuraat begrip van kernenergie te hebben. Beslissingen over kernenergie uitsluitend gebaseerd op angst kunnen ons alleen maar schade berokkenen. In dit artikel zullen we eerst kijken naar hoe kernfusie in het dagelijks leven wordt gebruikt en naar het gedetailleerde proces van kernfusie, en het vervolgens vergelijken met kernfusie om de verschillen tussen de twee reacties te verduidelijken.
Voordat we deze twee reacties met elkaar vergelijken, is het belangrijk om te benadrukken dat kernen een enorme impact hebben op ons dagelijks leven en dat de manier waarop ze energie, fusie en splijting vrijgeven, erg belangrijk is. Ten eerste wordt kernfusie beschouwd als de schone energiebron van de toekomst en heeft het veel voordelen ten opzichte van de huidige kernreactoren. Waarom is kernfusie veelbelovend als energiebron voor de toekomst? Dat komt doordat deuterium en tritium, de grondstoffen voor de fusiereactie, direct beschikbaar zijn. Deuterium wordt gemakkelijk uit zeewater gewonnen en tritium is gemakkelijk verkrijgbaar uit lithium. Bovendien komen er in kleine hoeveelheden veel energie vrij, waardoor ze een onuitputtelijke bron van nucleaire brandstof vormen. Wat nog belangrijker is, het zendt veel minder schadelijke straling uit, wat een van de problemen met kernenergie is.
Een ander voordeel van kernfusie is dat er geen broeikasgassen vrijkomen. De meeste van onze huidige energiebronnen zijn afkomstig van fossiele brandstoffen, die veel koolstofdioxide produceren, wat een belangrijke bijdrage levert aan de opwarming van de aarde. Kernfusie wint echter steeds meer terrein als milieuvriendelijke energiebron, omdat er vrijwel geen kooldioxide of andere broeikasgassen worden uitgestoten. Om deze reden ontwikkelt NASA momenteel kleinschalige fusiereactoren voor gebruik in ruimteraketten. Kernfusie is ook het geheim van de zon, die ons van voldoende lichtenergie voorziet. De zon is een soort ster, een grote gasbol. De gassen zijn waterstof en helium. Bij kernfusie botsen kernen snel met elkaar bij hoge temperaturen en smelten ze samen, waardoor een klein massaverlies ontstaat, dat we krijgen als lichtenergie. Dit is het geheim van de productie van zonne-energie.
Kernfusie is een reactie waarbij lichte kernen samensmelten tot nieuwe, zwaardere kernen met een klein massaverlies, waarbij energie vrijkomt. Wanneer waterstof deze fusie ondergaat, wordt het een nieuw atoom dat helium wordt genoemd, en daarbij komt een enorme hoeveelheid energie vrij. Dit proces vereist hoge temperaturen en drukken, een kritische massa en snelle neutronen. Om elektrostatische afstoting te overwinnen, vereisen fusiereacties meer protonen en energie dan splijting. Bij fusiereacties komt echter drie tot vier keer meer energie vrij dan bij splijtingsreacties.
Splijtingsreacties worden daarentegen vooral gebruikt in de huidige kerncentrales. In feite zijn kerncentrales en conventionele kolencentrales niet zo verschillend. Ze lijken veeleer op elkaar omdat ze allebei stoom onder druk gebruiken die wordt gegenereerd door een turbinegenerator. Het verschil zit in de manier waarop ze het water verwarmen. Terwijl conventionele energiecentrales water verwarmen met thermische energie uit de verbranding van steenkool, verwarmen kerncentrales water met thermische energie uit kernsplijting, die ontstaat wanneer één atoom in tweeën splitst. In feite splijt uranium zelf en produceert het warmte-energie. Atomen met een atoomnummer groter dan 90 zijn in staat tot splijting. Splijting is een reactie waarbij een enkel atoom zich splitst in twee stukken van gelijke massa, waarbij enorme hoeveelheden warmte-energie en radioactiviteit vrijkomen. Uranium-235 is zeer onstabiel wanneer het wordt gestimuleerd met neutronen. Het splitst zich in barium en krypton, atomen met een lichtere massa, en produceert tijdens de splitsing drie neutronen.
Splijtingsreacties produceren niet alleen energie. De radioactieve isotopen die door deze reactie worden geproduceerd, hebben vele toepassingen in de geneeskunde, de industrie, de landbouw en andere gebieden. Radio-isotopen worden bijvoorbeeld gebruikt bij bestralingstherapie om kanker te behandelen en bij verschillende medische beeldvormingstechnieken. Ze worden ook gebruikt om te voorkomen dat voedsel bederft of om ongedierte te elimineren, en in de industrie worden radio-isotopen gebruikt om de dikte van materialen te meten of metalen op gebreken te inspecteren. Op deze manier hebben kernsplijtingsreacties ons leven in veel opzichten enorm verbeterd.
Tot nu toe hebben we de toepassingen en principes van kernsplijting en fusie vergeleken. Deze twee reacties zullen altijd centraal staan in ons leven. We voelen niet intuïtief wanneer kernsplijting plaatsvindt en hoeveel energie er vrijkomt wanneer kernfusie plaatsvindt, maar het zal voortdurend blijven gebeuren om ons te voorzien van energie van de zon of het centrum van een kernreactor. En een catastrofe zoals Tsjernobyl of Hiroshima, waarbij kernenergie niet correct werd gebruikt, zou de mensheid op elk moment kunnen overkomen.
Daarom moeten we onszelf er altijd aan herinneren dat wij, als mensen, deskundig en correct moeten zijn in het gebruik van kernenergie, waarbij we in gedachten moeten houden dat één megaton (4.18×10^15 Joule) atoomenergie 80 vierkante kilometer kan vernietigen. Kernenergie heeft duidelijk het potentieel om de mensheid enorm ten goede te komen, maar heeft ook het potentieel om in een ramp te veranderen, afhankelijk van hoe we ermee omgaan. Om deze reden moeten we ons begrip van kernenergie verdiepen en er verantwoord mee omgaan. Als we het positieve potentieel van kernenergie kunnen benutten zonder de gevaren ervan uit het oog te verliezen, kan het een belangrijke energiebron worden die onze toekomst zal helpen versterken.
