Deuterium-Tritium-Reaktion
Kernphysik
Definition
Aus einen Deuterium und einem Tritium-Kern entsteht ein Heliumkern: diese kernphysikalische Reaktion ist hier Schritt-für-Schritt erklärt.
Deuterium
- Ein Ausgangsteilchen ist ein Deuteriumkern, kurz 2H.
- Das ist ein Wasserstoffkern aus einem Proton und einem Neutron.
- Der Kern ist vollständig ioniert, also ohne Elektronenhülle.
- Die Masse von Deuterium beträgt 2.01355317 u.
- u = 1,660538921 mal 10 hoch -27 Kilogramm
Tritium
- Das andere Ausgangsteilchen ist ein Tritiumkern, kurz 3H.
- Das ist ein Wasserstoffkern aus einem Proton und zwei Neutronen
- Die Masse von Tritium beträgt 3.01550069 u.
- u = 1,660538921 mal 10 hoch -27 Kilogramm
Heliumkern
- Die zwei Ausgangsteilchen verschmelzen zu einem Heliumkern, kurz 4He.
- Der Heliumkern besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen.
- Der Heliumkern hat eine Masse von 4.00150608 u.
- u = 1,660538921 mal 10 hoch -27 Kilogramm
- Die kinetische Energie ist 3,5 MeV.
Freies Neutron
- Neben dem Heliumkern entsteht auch ein freies Neutron.
- Das freie Neutron hat eine Masse von 1.0086649 u.
- Die kinetische Energie ist 14,1 MeV.
Zusammenfassung
- Gesamtreaktion: 2D + 3T ⭢ 4He (3,5 MeV) + n0 (14,1 MeV)
- 1 MeV = 1,6021766208 mal 10 hoch -13 Joule
- 1 MeV = 0,00000000000016021766208 Joule
- 2D = Ein Deuteriumkern
- 3T = Ein Tritiumkern
- 4H = Ein Heliumkern
- n0 = Ein Neutron
Massendefekt
- Masse Ausgangsteilchen: 2, 01410175 u + 3, 01604927 u = 5, 03015102 u
- Masse Endprodukte: 4, 00260324 u + 1, 0086649 u = 5, 01126814 u
- Die Ausgangsteilchen waren in Summe schwerer als die Endprodukte, es gilt:
- ∆m = 5, 03015102 u − 5, 01126814 u = 0, 01888288 u
- Der Massendefekt ist 0,01888288 u.
- In kg: 3.1355757180573 mal 10 hoch -29
Energiegewinn
- Berechnung nach der Energiemasseformel [E=mc²] ↗
- Der Massendefekt kann in die freigesetzte Energie umgerechnet werden.
- m ist der Massendefekt, c ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum:
- c = 2,997925 mal 10 hoch 8 m/s
- E in Joule: 2.8181157045439 mal 10 hoch -12
- E in MeV: 17.589294887706
Fazit
- Die Angaben zu Massen, Energien und auch die Umrechnungsfaktoren stammen aus verschiedenen Quellen.
- In der Literatur findet man oft einen gerundeten Wert von 17,6 MeV.
- Der hier errechnete Wert passt dazu sehr gut.
Fußnoten
- Alle Massen stammen von René Rausch [2019]: www.periodensystem-online.de
