Ahelreaktsioonid

Ahelreaktsioonid on reaktsioonide seeria, kus iga samm tekitab vahetoote või radikaali, mis seejärel osaleb järgmises sammus. Selliseid ahelaid võivad põhjustada keemilised või tuumareaktsioonid, ning nende jätkumist ja kontrolli määravad radikaalide kogus, temperatuur, keskkond ja võimalikud inhibiitorid. Ahelaid on tihti raske peatada kohe, sest iga uus radikaal võib käivitada samaaegselt mitmeid järgmisi sammu.

Keemilistes ahelreaktsioonides on kolm peamist faasi: algatamine (radikaalide tekkimine, sageli ultraviolett- või kuumtöötluse teel); edasikandumine (radikaal reageerib stabiilse molekuliga ning tekitab uue radikaali); ja terminatsioon (kaks radikaali ühenduvad, lõpetades ahela). Ahelreaktsioonide kestus ja lõplikkus sõltuvad radikaalide elueast, kontsentratsioonidest ning keskkonnatingimustest. Need mehhanismid on olulised polümeriseerimisel, oksüdatsioonil ning põlemisel, kus radikaalide järjekindel toimimine määrab reaktsiooni kiiruse ja lõpptoote kvaliteedi.

Tuuma ahelreaktsioonid toimuvad, kui fissiooni käigus vabanevad neutronid põhjustavad täiendavaid fissioone, mis omakorda vabastavad uusi neutronite odavaid reaktsioone. Efektiivne kordustegur ehk k_eff näitab, kas ahelreaktsioon on kriitiline (k_eff ≥ 1), subkriitiline või ülekriitiline. Kiired neutronid tekitavad peamiselt uusi fissioone ning viivitusega neutronid annavad aega kontrollile. Reaktorid kasutavad moderatorid ja kontrollvardaid ning jahutust, et hoida ahelreaktsiooni ohutul ja stabiilsel tasemel.

Ahelreaktsioonide mõisted on olulised nii tööstuslikus sünteesimises kui ka tuumenergia ja ohutuse kontekstis, kus kontroll ja riskide hindamine on keskse tähtsusega.