Nuklearna lančana reakcija

Šematski prikaz nuklearne fisione lančane reakcije. 1. Atom Uranijuma-235 apsorbuje neutron, i raspada se na dva fisiona fragmenta, oslobađajući tri nova neutrona i malu količinu energije veze. 2. Jedan od novonastalih neutrona je apsorbovan atomom Uranijuma-238, i ne produžava reakciju. Drugi neutron je jednostavno izgubljen, i takođe ne produžava reakciju. Poslednji neutron se sudara sa atomom uranijuma-235, koji se raspada i oslobađa dva nova neutrona i malo energije. 3. Oba nastala neutrona sudaraju se sa uranijumom-235, i svaki dovodi do nastanka novih neutrona, koji nastavljaju lančanu reakciju.

Nuklearna lančana reakcija je serija nuklearnih reakcija kada je, u proseku, više od jedne nuklearne reakcije izazvano drugom nuklearnom reakcijom, što dovodi do eksponencijalnog rasta broja nuklearnih reakcija. Nekontrolisana lančana reakcija sa dovoljno velikom količinom fisionog materijala tj. goriva (kritična masa) može da dovede do eksplozivnog oslobađanja energije. Ovaj princip je korišćen u nuklarnom oružju. Lančana reakcija takođe može da bude kontrolisana i korišćena za proizvodnju energije (nuklearni reaktor).

Neke od fisionih jednačina:

• $\mathrm {~^{235}U} +n\rightarrow \mathrm {~X} +Y+2.43n+180-{MeV}-$

• $\mathrm {~^{239}Pu} +n\rightarrow \mathrm {~X} +Y+2.95n+200-{MeV}-$

U energije na kraju jednačina je uključena i energija neutrina, oko 10 MeV, koju do danas ne znamo da iskoristimo.

Kada dođe do nuklearne fisije teškog atoma, on se obično raspada na dva ili više fisionih fragmenata. Fisioni produkti su obično lakši atomi od onog, teškog atoma, koji se na početku raspada. Suma masa lakših elemenata, koji su produkti fisije, nije ista kao i masa teškog elementa do čije fisije dolazi. Razlika u masi potiče od odbijenih neutrona i energije veze. Neutroni mogu da napuste reakciju sa visokom energijom i da se onda sudare sa drugim teškim atomom, što dovodi do fenomena zvanim fisiona apsorpcija. Ovaj fenomen može da, u nuklearnoj fisiji, bude osnova nastanka lančane reakcije.