Brontekst bekijken van Proton-protoncyclus

[[Bestand:Fusion in the Sun.svg|250px|thumb|Schematisch overzicht van de proton-proton-reactie.]]
De '''proton-proton-reactieketen''' is een van de twee belangrijke klassen [[kernfusie]]reacties in zwakkere [[Ster (hemellichaam)|sterren]], zoals de [[zon]]. Bij de proton-proton-reactieketen worden in verschillende stappen vier [[Protium (isotoop)|waterstofkernen]] ([[proton (deeltje)|proton]]en) omgezet in een [[Helium-4|helium-4-kern]] ([[Alfastraling|alfadeeltje]]).

== PPI-reactieketen ==
Eerst komen twee protonen samen en versmelten tot een [[deuterium]]kern, onder uitstoting van een [[positron]] <math>e^+</math> en een [[elektron-neutrino]] <math>\nu_e</math>. De deuteriumkern vangt nog een proton op en wordt daarbij omgezet in een [[Helium-3|helium-3-kern]], onder uitzending van een [[foton]] (gammastraling). Twee helium-3-kernen fuseren uiteindelijk tot een helium-4-kern en twee protonen. De positronen worden samen met de elektronen [[Annihilatie|geannihileerd]] onder uitzending van [[gammastraling]] (hoogenergetische fotonen ver buiten het spectrum van [[Licht|zichtbaar licht]]).

:<math>\mathrm{^{1}_{1}H\ +\ ^{1}_{1}H\ \longrightarrow\ ^{2}_{1}H\ +\ e^+\ +\ \nu_e\ +\ 0,42\ MeV}</math>

:<math>\mathrm{^{2}_{1}H\ +\ ^{1}_{1}H\ \longrightarrow\ ^{3}_{2}He\ +\ \gamma\ +\ 5,49\ MeV}</math>

:<math>\mathrm{^{3}_{2}He\ +\ ^{3}_{2}He\ \longrightarrow\ ^{4}_{2}He\ +\ 2\ ^{1}_{1}H\ +\ 12,86\ MeV}</math>

Bij dit proces komt in totaal een [[energie]] vrij van 24,68 [[Elektronvolt|MeV]], ofwel 4 × 10<sup>−12</sup> [[joule]].

De beschreven reacties worden samen ook wel de PPI-reactie genoemd (PP = proton-proton). Bij hogere temperaturen kunnen protonen ook nog via twee andere reacties worden omgezet in helium-4: PPII en PPIII.

== PPII-reactieketen ==
Bij de PPII-reactie reageert de helium-3-kern die bij de PPI-cyclus werd gevormd, met een helium-4-kern tot [[beryllium-7]] onder uitzending van een foton. Beryllium-7 is [[Radioactiviteit|radioactief]] en vervalt na gemiddeld 54 dagen door [[elektronenvangst]] tot [[lithium-7]]. Die kern fuseert op zijn beurt met een proton tot [[beryllium-8]], dat ogenblikkelijk uiteenvalt in twee helium-4-kernen.

:<math>\mathrm{^{3}_{2}He\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow\ ^{7}_{4}Be\ +\ \gamma}</math>

:<math>\mathrm{^{7}_{4}Be\ +\ e^-\ \longrightarrow\ ^{7}_{3}Li\ +\ \bar{\nu}_e\ +\ 0{,}861\ MeV\ /\ 0{,}383\ MeV}</math>

:<math>\mathrm{^{7}_{3}Li\ +\ ^{1}_{1}H\ \longrightarrow\ ^{8}_{4}Be\ \longrightarrow\ 2\ ^{4}_{2}He}</math>

== PPIII-reactieketen ==
De beryllium-7-kern die bij de PPII-reactie ontstond, kan ook met een proton fuseren tot [[boor-8]], onder uitzending van een foton. Die kern valt na gemiddeld 0,8 seconden uiteen in twee helium-4-kernen, samen met een positron en een elektronneutrino:

:<math>\mathrm{^{3}_{2}He\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow\ ^{7}_{4}Be\ +\ \gamma}</math>

:<math>\mathrm{^{7}_{4}Be\ +\ ^{1}_{1}H\ \longrightarrow\ ^{8}_{5}B\ +\ \gamma}</math>

:<math>\mathrm{^{8}_{5}B\ \longrightarrow\ ^{8}_{4}Be\ +\ e^+\ +\ \nu_e}</math>

:<math>\mathrm{^{8}_{4}Be\ \longrightarrow\ 2\ ^{4}_{2}He}</math>

== CNOF-cycli ==
Een heel ander mechanisme waarbij waterstof wordt omgezet in helium, is de [[Koolstof-stikstofcyclus|koolstof-stikstof-reactieketen]], die wegens zijn cyclische karakter ook wel CNO- of CNOF-cyclus wordt genoemd. Atoomkernen van [[koolstof]], [[Stikstof (element)|stikstof]], [[Zuurstof (element)|zuurstof]] en [[Fluor (element)|fluor]] fungeren hier als intermediairen.

Terwijl voor een effectieve CNO-cyclus temperaturen van meer dan 20 miljoen graden nodig zijn werkt de proton-proton-reactieketen bij 15 miljoen graden. De proton-proton-reactieketen vindt plaats in sterren met een [[massa (natuurkunde)|massa]] en [[temperatuur]] vergelijkbaar met die van de [[zon]], alsook in lichtere sterren. In zwaardere sterren overheerst de CNO-cyclus.

== Zie ook ==
* [[Triple-alfaproces]]

[[Categorie:Kernfusie]]
[[Categorie:Astrofysica]]