Co to jest reakcja jądrowa?

Reakcja jądrowa jest procesem, który zachodzi, gdy jądro atomu traci cząsteczki subatomowe do tego stopnia, że ​​zmieniają się jego właściwości. Pierwotny atom pierwiastka, który ulega reakcji jądrowej, może stać się innym izotopem lub odmianą tego samego pierwiastka lub może stać się całkowicie innym pierwiastkiem. Reakcje jądrowe są ogólnie ściśle związane z promieniowaniem, które może zachodzić spontanicznie poza reakcją. Promieniowanie opisuje po prostu proces energii lub przedmiotów emitowanych z atomu lub innej cząstki. Termin reakcja jądrowa zazwyczaj jednak odnosi się konkretnie do sytuacji, w której jądra dwóch atomów zderzają się i zmieniają właściwości co najmniej jednego z jąder.

Reakcja jądrowa może zachodzić w wielu różnych formach, z których każda daje znacznie inne wyniki. W reakcji rozszczepienia duża i często niestabilna cząsteczka, spontanicznie lub w wyniku zderzenia, dzieli się na dwie różne cząstki. Przeciwnie, zachodzi w reakcji jądrowej syntezy jądrowej: zderzają się dwie mniejsze cząsteczki, a ich jądra łączą się, tworząc większą cząsteczkę. Reakcje fuzji zachodzą naturalnie w gwiazdach, ale większość ludzkich prób skutecznego i wydajnego kontrolowania ich nie powiodła się. W reakcji spallacyjnej jądro uderza w wystarczający pęd, aby wyprzeć kilka neutronów lub protonów, zmniejszając w ten sposób masę atomową cząstki.

Reakcje jądrowe rozszczepienia są stosowane w reaktorach jądrowych do wytwarzania energii użytecznej. Niestabilne cząstki zderzają się i rozdzielają, generując znaczną ilość energii kinetycznej i cieplnej. Energia ta może zostać zebrana przez reaktor jądrowy i wykorzystana przez ludzi. Istnieje duże zainteresowanie wykorzystaniem reakcji syntezy jądrowej do generowania energii, ponieważ mają one tendencję do uwalniania znacznej ilości energii. Niestety reakcje syntezy jądrowej są niezwykle trudne do kontrolowania - zachodzą naturalnie w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokiej energii występujących na gwiazdach, a takie warunki są bardzo trudne do odtworzenia.

Istnieje kilka różnych rodzajów cząstek, które są zwykle emitowane z jąder podczas reakcji jądrowej. Cząstki alfa są zasadniczo takie same jak jądra atomów helu i składają się z dwóch połączonych neutronów i dwóch protonów. Cząstki beta to po prostu elektrony; mają znacznie mniejszą masę i ładunek ujemny. Neutrony są również uwalniane w reakcjach jądrowych; są bardzo przenikliwe, ponieważ mają ładunek neutralny, więc istnieje niewiele sił, które uniemożliwiają im przechodzenie przez różne substancje, w tym ludzką skórę. Promienie gamma to promienie, które opuszczają jądro w postaci czystej energii; są również bardzo przenikliwe i mogą przejść przez prawie wszystko ze względu na nieistniejącą masę i ładunek neutralny.