Was ist eine Kernreaktion?
Eine Kernreaktion ist ein Prozess, der auftritt, wenn der Kern eines Atoms subatomare Partikel in dem Maße verliert, in dem sich seine Eigenschaften ändern. Das ursprüngliche Atom eines Elements, das eine Kernreaktion eingeht, kann entweder ein anderes Isotop oder eine andere Sorte desselben Elements oder ein ganz anderes Element werden. Kernreaktionen stehen im Allgemeinen in engem Zusammenhang mit Strahlung, die außerhalb einer Reaktion spontan auftreten kann. Strahlung beschreibt einfach den Vorgang von Energie oder Gegenständen, die von einem Atom oder einem anderen Teilchen emittiert werden. Der Begriff Kernreaktion bezieht sich jedoch gewöhnlich spezifisch auf eine Situation, in der die Kerne von zwei Atomen kollidieren und die Eigenschaften von mindestens einem der Kerne verändern.
Eine Kernreaktion kann in vielen verschiedenen Formen auftreten, die jeweils erheblich unterschiedliche Ergebnisse liefern. Bei einer Spaltreaktion spaltet sich ein großes und oft instabiles Teilchen, entweder spontan oder infolge einer Kollision, in zwei verschiedene Teilchen auf. Das Gegenteil tritt bei einer Kernfusionsreaktion auf: Zwei kleinere Teilchen prallen zusammen und ihre Kerne bilden zusammen ein größeres Teilchen. Fusionsreaktionen treten natürlich in Sternen auf, aber die meisten menschlichen Versuche, sie effektiv und effizient zu kontrollieren, sind gescheitert. Bei einer Spallationsreaktion wird ein Kern mit genügend Impuls getroffen, um mehrere Neutronen oder Protonen zu entfernen, wodurch das Atomgewicht des Teilchens verringert wird.
Kernspaltungsreaktionen werden in Kernreaktoren eingesetzt, um nutzbare Energie zu erzeugen. Instabile Partikel kollidieren und spalten sich und erzeugen eine erhebliche Menge kinetischer und thermischer Energie. Diese Energie kann vom Kernreaktor geerntet und für menschliche Belange genutzt werden. Es besteht ein großes Interesse an der Verwendung von Fusionsreaktionen zur Stromerzeugung, da diese dazu neigen, eine beträchtliche Energiemenge freizusetzen. Unglücklicherweise sind Fusionsreaktionen außerordentlich schwer zu kontrollieren - sie treten natürlicherweise unter den Hochdruck- und Hochenergiebedingungen auf, die auf Sternen herrschen, und solche Bedingungen sind sehr schwer zu replizieren.
Es gibt verschiedene Arten von Partikeln, die üblicherweise während einer Kernreaktion aus Kernen emittiert werden. Alpha-Teilchen sind im Wesentlichen die gleichen wie die Kerne von Heliumatomen und bestehen aus zwei Neutronen und zwei Protonen, die aneinander gebunden sind. Beta-Teilchen sind einfach Elektronen; Sie haben eine viel kleinere Masse und eine negative Ladung. Neutronen werden auch bei Kernreaktionen freigesetzt; Sie sind sehr durchdringend, weil sie eine neutrale Ladung haben, so dass es nur wenige Kräfte gibt, die sie daran hindern, durch verschiedene Substanzen zu gelangen, einschließlich der menschlichen Haut. Gammastrahlen sind Strahlen, die den Kern in Form von reiner Energie verlassen. Sie sind außerdem sehr durchdringend und können aufgrund ihrer nicht vorhandenen Masse und neutralen Ladung fast alles passieren.