Vad är kärnbindande energi?
En atoms kärna är dess centrala kärna, som består av en eller flera protoner och, med undantag endast för den lättaste formen av väte, neutroner också. Det finns ingen avgift för en neutron, men något hindrar dem från att glida ut ur kärnan. Dessutom är varje proton i kärnan positivt laddad; de borde avvisa varandra, tömma kärnan - viss energi förhindrar också detta. Per definition är energin som håller alla dessa partiklar i kärnan den "kärnbindande energin." Eftersom Einstein upptäckte det matematiska förhållandet som liknar materien med energi - E = mc 2 , där E är energin, m är massan och c är ljusets hastighet - den kärnbindande energin kan beräknas med relativt enkelhet.
Massa i kärnan kommer från två källor. En är massan som varje partikel skulle innehålla om den var isolerad, utan kostnad eller gravitationsinteraktioner. Den andra massakällan är ökningen direkt hänförlig till den kärnbindande energin. Dessa två källor ger upphov till ekvationen m (t) = m (fp) + m (nbf) , där "t" står för totalt, "fp" står för fri partikel och "nbf" står för kärnbindande kraft. Eftersom det inte finns något sådant som negativ energi, måste massan som kan hänföras till den kärnkraftsbindande energin vara positiv och energin från en total kärna, större än summan av dess neutroner och dess protoner.
Genom att införa denna form av massan i den ursprungliga ekvationen är den totala energin i en kärna E (t) = m (t) c 2 . Att utvidga denna ekvation i sin helhet ger E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Att multiplicera detta ger E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c 2 . Om nu energin som kan hänföras till isolerade enskilda partiklar dras ut reduceras den ekvationen till E (t) - E (fp) = ΔE = m (nbf) c 2 , där ΔE är energiförhöjningen över den för fria partiklar - den kärnkraftsbindande energin.
Kärnklyvning, eller splittring av atomkärnan för att producera mindre atomer, som var och en har sin egen bindande energi, är av särskilt betydelse för konstruktion och drift av kraftverk. De resulterande atomernas bindande energi, subtraherat från startatomernas bindande energi, ger nettoutbytet som antingen appliceras konstruktivt eller destruktivt. Konstruktiv användning av denna kärnenergi inkluderar produktion av elektricitet, som mäter nästan en femtedel av all elkraft i USA och mer än tre fjärdedelar av den kraft som används i Frankrike.