Hvad er en atomkædereaktion?

En nuklear fission-reaktion finder sted, når atomerne i et ustabilt element bombarderes med neutroner, hvor kernen i hvert atom opdeles i mindre dele. Hvis opdelingen af hver kerne frigiver flere højhastighedsneutroner, der derefter kan opdele mere af elementets kerner, finder en kædereaktion sted. Efterhånden som de ekstra neutroner opdeler flere kerner, frigøres mere energi, og kædereaktionen kan resultere i en eksplosion som f.eks. En atombombe. Hvis kædereaktionen styres ved at fjerne nogle af de ekstra neutroner, frigives der stadig energi i form af varme, men en eksplosion kan undgås. Den nukleare kædereaktion er en af tre typer af nukleare reaktioner, der har forskellige egenskaber og kan bruges på forskellige måder.

TL; DR (for lang; læste ikke)

En nuklear kædereaktion er en fissionsreaktion, der frigiver ekstra neutroner. Neutronerne opdeler yderligere atomer, hvilket frigiver endnu flere neutroner. Efterhånden som antallet af udsendte neutroner og antallet af opdelte atomer stiger eksponentielt, kan der resultere i en nuklear eksplosion.
De tre typer atomreaktioner

Atomets kerne lagrer en masse energi, der kan tjene nyttig formål. De tre typer atomreaktioner, der bruger kerneenergi, er stråling, fission og fusion. Medicinske og industrielle røntgenmaskiner bruger stråling fra radioaktive elementer til at skabe billeder af kroppen eller i testmaterialer. Kraftværker og atomvåben bruger nuklear fission til at producere energi. Nuklear fusion styrker solen, men forskere har ikke været i stand til at skabe en langsigtet atomfusionsreaktion på Jorden, selvom indsatsen fortsætter. Af disse tre typer nukleare reaktioner er det kun fission, der kan skabe en kædereaktion.
Sådan starter en nukleær kædereaktion |

Nøglen til en nukleare kædereaktion er at sikre, at reaktionen genererer ekstra neutroner, og at Fordi elementet uranium-235 producerer flere neutroner for hvert splittatom, bruges denne isotop af uran i kernekraftreaktorer og i atomvåben.

Uranets form og masse påvirker, om en kædereaktion kan finde sted . Hvis massen af uran er for lille, udsendes for mange af neutronerne uden for uranet og går tabt under reaktionen. Hvis uranet er forkert, f.eks. Et fladt ark, går også mange neutroner tabt. Den ideelle form er en solid masse, der er stor nok til at starte kædereaktionen. I dette tilfælde rammer de ekstra neutroner andre atomer, og multiplikationseffekten fører til kædereaktionen.
Styre eller stoppe en atomkædereaktion -

Den eneste måde at kontrollere eller stoppe en nukleare kædereaktion er at forhindrer neutronerne i at splitte flere atomer. Kontrolstænger lavet af et neutronabsorberende element, såsom bor, reducerer antallet af frie neutroner og tager dem ud af reaktionen. Denne metode bruges til at kontrollere mængden af energi produceret af en reaktor og for at sikre, at atomreaktionen forbliver under kontrol.

I et atomkraftværk hæves kontrolstængerne og sænkes ned i uranbrændstof. Når de sænkes helt ned, er alle stængerne omgivet af brændstof og absorberer de fleste neutroner. I dette tilfælde stopper kædereaktionen. Når stængerne hæves, absorberer mindre af hver stang neutroner, og kædereaktionen fremskyndes. På denne måde kan operatørerne af atomkraftværket kontrollere og stoppe atomkædereaktionen.
Problemer med nukleare kædereaktioner

Selvom kernekædereaktioner i kraftværker rundt om i verden leverer betydelige mængder elektrisk energi, kernekraftværker har to hovedproblemer. For det første er der altid en risiko for, at kontrolsystemet, der er baseret på kontrolstænger, ikke fungerer på grund af tekniske fejl, menneskelige fejl eller sabotage. I dette tilfælde kan der være en eksplosion eller frigivelse af stråling. For det andet er brugt brændstof meget radioaktivt og skal opbevares sikkert i tusinder af år. Dette problem er stadig ikke løst, og brugt brændstof forbliver i de fleste tilfælde ved forskellige kernekraftværker. Som et resultat er de praktiske anvendelser til nukleare kædereaktioner faldet i mange lande, inklusive i De Forenede Stater.