Ahelreaktsioon

Ahelreaktsioon on protsess, kus esmane reaktsioon vabastab aktiivseid vaheühendeid, näiteks radikaale või neutroneid, mis omakorda osalevad täiendavates reaktsioonides ja tekitavad uusi sama tüüpi aktiivseid osakesi. Nii võib süsteemis reaktsioon jätkuda järjestikku kuni reagendid otsa saavad või rakenduvad pidurdavad mehhanismid. Ahela kulg hõlmab sageli samu reageerivaid osakesi ja faasidevahelist võrgustikku.

Keemiline ahelreaktsioon jaguneb peamiselt kolmes faasis: initsieerimine, propagateerimine ja lõpp. Initsieerimine tekitab aktiivseid keskseid (näiteks radikaale). Propagatsioonis reageerivad need keskused monomeeridega või muude ühenditega ning tekitavad uusi aktiivseid keskseid, mis jätkavad ahelaid. Lõppfaasis võivad kaks aktiivset keskset kokku reageerida ja moodustada mitteaktiivse ühendiga, millega ahelaid katkestatakse.

Nukleaarne ahelreaktsioon töötab samamoodi, kuid toimepõhjus on fission ja neutronide levik. Neutronide vabanemine fissioni käigus võib põhjustada täiendavaid fissioni, ning seetõttu võib reaktsioon kas jätkuda iseenesest või muutuda kontrollitavaks sõltuvalt süsteemi konstruktsioonist. Subkriitiline, kriitiline ja superkriitiline staatus kirjeldavad reaktsiooni jätkavust; kontrollmehhanismid hõlmavad moderaatoreid, neutronide neeldajaid ja kontrollvardaid.

Ahelreaktsioonid on olulised nii tööstuses, näiteks polümeratsioonis ja materjaliteaduses, kui ka tuumaenergeetikaga seonduvalt. Samas on need teemad potentsiaalselt ohtlikud, kui neid ei juhitaks turvaliselt, mistõttu uuritakse neid kõrge hoolikusega ja eetiliste piirangutega.