Vad är en kärnreaktion?
En kärnreaktion är en process som inträffar när kärnan i en atom tappar subatomära partiklar i den grad dess egenskaper förändras. Den ursprungliga atomen i ett element som genomgår en kärnreaktion kan antingen bli en annan isotop, eller variation, av samma element eller så kan den bli ett helt annat element helt. Kärnreaktioner är nära relaterade till strålning i allmänhet, som kan uppstå spontant utanför en reaktion. Strålning beskriver helt enkelt processen för energi eller artiklar som släpps ut från en atom eller annan partikel. Termen kärnreaktion avser emellertid vanligtvis specifikt en situation där kärnorna i två atomer kolliderar och förändrar egenskaperna hos minst en av kärnorna.
En kärnreaktion kan uppstå i många olika former, var och en ger avsevärt olika resultat. Vid en klyvningsreaktion delas en stor och ofta instabil partikel, antingen spontant eller som ett resultat av en kollision, i två olika partiklar. Det motsatta inträffar i en kärnreaktionsfusion: två mindre partiklar kolliderar och deras kärnor kombineras för att bilda en större partikel. Fusionsreaktioner förekommer naturligt i stjärnor, men de flesta mänskliga försök att effektivt och effektivt kontrollera dem har misslyckats. I en spallationsreaktion slås en kärna med tillräckligt med fart för att lossa flera neutroner eller protoner, varigenom partikelns atomvikt reduceras.
Kärnkraftsreaktioner används i kärnreaktorer för att producera användbar energi. Instabila partiklar kolliderar och delas isär, vilket genererar en betydande mängd kinetisk och termisk energi. Denna energi kan skördas av kärnreaktorn och användas för mänskliga problem. Det finns ett betydande intresse för användningen av fusionsreaktioner för att generera kraft, eftersom de tenderar att frigöra en betydande mängd energi. Tyvärr är fusionsreaktioner extremt svåra att kontrollera - de förekommer naturligt under de högtrycksförhållanden som är höga på stjärnorna, och sådana förhållanden är mycket svåra att replikera.
Det finns flera olika typer av partiklar som vanligtvis släpps ut från kärnor under en kärnreaktion. Alfapartiklar är väsentligen desamma som kärnorna i heliumatomer och består av två neutroner och två protoner bundna samman. Betapartiklar är helt enkelt elektroner; de har en mycket mindre massa och en negativ laddning. Neutroner släpps också i kärnreaktioner; de är mycket penetrerande eftersom de har en neutral laddning så det finns få krafter som förhindrar dem att passera genom olika ämnen, inklusive människohud. Gamma-strålar är strålar som lämnar kärnan i form av ren energi; de är också mycket penetrerande och kan passera nästan vad som helst på grund av deras obefintliga massa och neutrala laddning.