Wat is een nucleaire reactie?

Een nucleaire reactie is een proces dat optreedt wanneer de kern van een atoom subatomaire deeltjes verliest in de mate dat de eigenschappen ervan worden gewijzigd. Het oorspronkelijke atoom van een element dat een nucleaire reactie ondergaat, kan een andere isotoop of variëteit van hetzelfde element worden of het kan een geheel ander element worden. Nucleaire reacties hangen in het algemeen nauw samen met straling, die spontaan kan optreden buiten een reactie. Straling beschrijft eenvoudig het proces waarbij energie of voorwerpen worden uitgestoten door een atoom of een ander deeltje. De term kernreactie verwijst echter meestal specifiek naar een situatie waarin de kernen van twee atomen botsen en de eigenschappen van ten minste één van de kernen veranderen.

Een nucleaire reactie kan in veel verschillende vormen voorkomen, die elk aanzienlijk verschillende resultaten geven. Bij een splijtingsreactie splitst een groot en vaak onstabiel deeltje zich, hetzij spontaan of als gevolg van een botsing, op in twee verschillende deeltjes. Het tegenovergestelde gebeurt bij een kernfusie: twee kleinere deeltjes botsen en hun kernen vormen samen een groter deeltje. Fusiereacties komen van nature voor in sterren, maar de meeste menselijke pogingen om ze effectief en efficiënt te beheersen zijn mislukt. In een spallatiereactie wordt een kern getroffen met voldoende momentum om verschillende neutronen of protonen los te maken, waardoor het atoomgewicht van het deeltje wordt verminderd.

Kernreacties met splijting worden in kernreactoren gebruikt om bruikbare energie te produceren. Onstabiele deeltjes botsen en splitsen zich, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid kinetische en thermische energie wordt gegenereerd. Deze energie kan door de kernreactor worden geoogst en voor menselijke belangen worden gebruikt. Er is veel belangstelling voor het gebruik van fusiereacties om energie te genereren, omdat deze de neiging hebben om een ​​aanzienlijke hoeveelheid energie vrij te geven. Helaas zijn fusiereacties buitengewoon moeilijk te beheersen - ze komen van nature voor in de hoge druk, hoge energievoorwaarden die op sterren aanwezig zijn en dergelijke omstandigheden zijn zeer moeilijk te repliceren.

Er zijn verschillende soorten deeltjes die gewoonlijk worden uitgestoten door kernen tijdens een nucleaire reactie. Alfadeeltjes zijn in wezen hetzelfde als de kernen van heliumatomen en bestaan ​​uit twee neutronen en twee aan elkaar gebonden protonen. Bèta-deeltjes zijn eenvoudig elektronen; ze hebben een veel kleinere massa en een negatieve lading. Neutronen komen ook vrij bij nucleaire reacties; ze zijn erg doordringend omdat ze een neutrale lading hebben, dus er zijn maar weinig krachten die voorkomen dat ze door verschillende stoffen gaan, waaronder de menselijke huid. Gammastralen zijn stralen die de kern verlaten in de vorm van pure energie; ze zijn ook zeer indringend en kunnen bijna alles passeren vanwege hun niet-bestaande massa en neutrale lading.