Шта је нуклеарна ланчана реакција?

Реакција нуклеарне фисије се дешава када се атоми нестабилног елемента бомбардују неутронима, раздвајајући језгро сваког атома на мање делове. Ако раздвајање сваког језгра ослобађа неколико неутрона велике брзине који тада могу раздвојити више језгара елемента, одвија се ланчана реакција. Како додатни неутрони раздвајају више језгара, ослобађа се више енергије и ланчана реакција може резултирати експлозијом попут нуклеарне бомбе. Ако се ланчана реакција контролише уклањањем неких додатних неутрона, енергија се и даље ослобађа у облику топлоте, али експлозија се може избећи. Нуклеарна ланчана реакција је једна од три врсте нуклеарних реакција које имају различите карактеристике и могу се користити на различите начине.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Нуклеарна ланчана реакција је фисиона реакција која ослобађа додатне неутроне. Неутрони раздвајају додатне атоме ослобађајући још више неутрона. Како се број емитованих неутрона и број раздвојених атома експоненцијално повећава, може доћи до нуклеарне експлозије.

Језгро атома складишти пуно енергије која може послужити у корисне сврхе. Три врсте нуклеарних реакција које користе нуклеарну енергију су зрачење, фисија и фузија. Медицинске и индустријске рендгенске машине користе зрачење од радиоактивних елемената за стварање слика тела или за испитивање материјала. Електране и нуклеарно оружје користе нуклеарну фисију за производњу енергије. Нуклеарна фузија покреће Сунце, али научници нису успели да створе дуготрајну реакцију нуклеарне фузије на Земљи, иако се напори настављају. Од ове три врсте нуклеарних реакција, само фисија може створити ланчану реакцију.

Кључ нуклеарне ланчане реакције је осигурати да реакција генерише додатне неутроне и да неутрони раздвоје више атома. Будући да елемент уранијум-235 производи неколико неутрона за сваки раздвојени атом, овај изотоп уранијума се користи у нуклеарним реакторима и нуклеарном оружју.

Облик и маса уранијума утичу на то да ли може доћи до ланчане реакције. Ако је маса уранијума премала, превише неутрона се емитује изван уранијума и губи се у реакцији. Ако је уранијум погрешног облика, на пример равна фолија, губи се и превише неутрона. Идеалан облик је чврста маса довољно велика да започне ланчану реакцију. У овом случају, додатни неутрони погађају друге атоме, а ефекат множења доводи до ланчане реакције.

Једини начин за контролу или заустављање нуклеарне ланчане реакције је заустављање неутрона да цепају више атома. Контролне шипке направљене од елемента који апсорбује неутрон, као што је бор, смањују број слободних неутрона и уклањају их из реакције. Овом методом се контролише количина енергије коју реактор производи и како би се осигурало да нуклеарна реакција остане под контролом.

У нуклеарној електрани контролне шипке се подижу и спуштају у уранијумско гориво. Када су потпуно спуштене, све шипке су окружене горивом и апсорбују већину неутрона. У том случају се ланчана реакција зауставља. Како се шипке подижу, мање од сваке шипке апсорбује неутроне и ланчана реакција се убрзава. На овај начин оператери нуклеарне електране могу да контролишу и зауставе нуклеарну ланчану реакцију.

Иако нуклеарне ланчане реакције у електранама широм света испоручују значајне количине електричне енергије, нуклеарке имају два главна проблема. Прво, увек постоји ризик да систем управљања заснован на контролним шипкама неће функционисати због техничких кварова, људских грешака или саботаже. У том случају може доћи до експлозије или испуштања зрачења. Друго, употребљено гориво је високо радиоактивно и мора се сигурно складиштити током хиљада година. Овај проблем још увек није решен, а искоришћено гориво у већини случајева остаје у разним нуклеарним електранама. Као резултат, практична употреба нуклеарних ланчаних реакција смањила се у многим земљама, укључујући и Сједињене Државе.