Kärnkedjan

Kärnkedjan, eller kärnkedja, är en kedjereaktion inom kärnfysik där kärnfissioner frigör neutroner som i sin tur orsakar nya fissioner. Kedjereaktionen kan vara självständig (subkritisk), jämnviktsförändrande (kritisk) eller ökad (superkritisk). I praktiken används ofta fördröjda neutroner tillsammans med prompta neutroner, vilket gör kedjereaktionen mer kontrollerbar, särskilt i kärnkraftverk.

Mechanismen är att fissila kärnor som uran-235 eller plutonium-239 delas när de träffas av neutroner. Varje fission frigör vanligtvis två till tre neutroner, och om tillräckligt många av dessa neutroner orsakar nya fissioner fortsätter kedjereaktionen. Sannolikheten för fortsatt spirala fissioner beror på materialets sammansättning, närheten till en moderator som saktar ner neutronerna och därmed ökar sannolikheten för fission, samt närvaro av neutronabsorberare som begränsar kedjereaktionen. Moderators används för att optimera neutronernas energier, medan kontrollstavar reglerar reaktiviteten genom att absorbera neutroner.

Historisk sammanhang och tillämpningar: den första kontrollerade kedjereaktionen uppnåddes 1942 vid Chicago Pile-1 under ledning av Enrico Fermi. Kedjereaktioner används i civil kärnkraft för att omvandla kärnvapenenergi till elektricitet, samt i forskning och marina fartygsmotorer. På internationell nivå hanteras risker och spridning av kärnmaterial genom kärnsäkerhet och icke-spridning. Sammanfattningsvis är kärnkedjan en central mekanism bakom både energiproduktion och kärnteknik, med betydande säkerhets- och policyaspekter.