Hvordan bliver en uran-235-kerne lavet til at gennemgå fission?

Uran-235, den mest almindelige isotop af uran, der bruges til kernereaktioner, gennemgår fission gennem en kædereaktion, der initieres af absorptionen af ​​en neutron. Her er en trin-for-trin forklaring på, hvordan en uran-235-kerne er lavet til at gennemgå fission:

1. Neutronabsorption: En langsomt bevægende neutron absorberes af kernen i et uran-235-atom. Denne proces danner en ustabil og exciteret uran-236-kerne.

2. Nuklear excitation: Absorptionen af ​​neutronen får uran-236-kernen til at blive meget ophidset og energisk. Den når en tilstand af stor ustabilitet og er klar til at spaltes i mindre fragmenter.

3. Nuklear fission: Den exciterede uran-236-kerne gennemgår nuklear fission, hvor den spaltes i to mindre, mere stabile kerner. Disse fragmenter, kaldet fissionsprodukter, er typisk krypton-92 og barium-141.

4. Frigivelse af neutroner: Under fissionsprocessen frigives flere neutroner. I gennemsnit produceres der omkring 2-3 neutroner pr. fissionsbegivenhed. Disse frigivne neutroner er afgørende for at opretholde kædereaktionen.

5. Kædereaktion: De neutroner, der frigives i fissionsprocessen, kan fortsætte med at slå til og forårsage yderligere fissionsbegivenheder i tilstødende uran-235-atomer. Denne sekvens af fissionsreaktioner fører til en kædereaktion, hvor flere uran-235 kerner gennemgår fission, hvilket frigiver flere neutroner og energi.

6. Kritisk masse: For at kædereaktionen kan blive selvbærende kræves en kritisk masse af uran-235. Kritisk masse refererer til den mindste mængde fissilt materiale, der er nødvendigt for en vedvarende fissionskædereaktion. Uran-235 beriges typisk for at øge koncentrationen af ​​isotopen og opnå kritikalitet.

7. Kontrol af kædereaktionen: I atomreaktorer er kædereaktionen omhyggeligt kontrolleret og modereret ved hjælp af kontrolstænger. Disse stænger absorberer neutroner og regulerer dermed den hastighed, hvormed kædereaktionen skrider frem, og sikrer sikker og stabil drift af reaktoren.

Det er værd at bemærke, at uran-235 ikke undergår spaltning spontant. Absorptionen af ​​en neutron giver den nødvendige energi og ustabilitet til at starte fissionsprocessen. I atomvåben resulterer den hurtige og ukontrollerede fission af uran-235 i en pludselig frigivelse af enorm energi, hvilket fører til detonation af våbnet.