Tuumareaktsioonid

Tuumareaktiot ovat ydinreaktioita, joissa ydinreaktorin ytimen rakenne muuttuu tai siihen vaikuttaa toinen hiukkanen. Reaktiot voivat tapahtua luonnossa, kuten radioaktiivisen hajoamisen yhteydessä, tai olla ihmisen aiheuttamia, kuten ydinsähkön tuotantoon liittyvät prosessit. Keskeisiä ilmiöitä ovat fission, fuusio sekä erilaiset ydinreaktiot, joissa ydin muuttuu uutena isotooppina tai absorboi neutroneja.

Fissiossa raskas ydin jakautuu kahdeksi kevyemmäksi ytimeksi ja vapautuu energiaa sekä neutroneita. Tämä mahdollistaa käytännön sovellukset, kuten ydinvoimaloissa tapahtuvan energiantuotannon sekä joitakin halkeamien aiheuttamia ilmiöitä. Fuusiossa kevyet ydinydimet sulautuvat yhteen raskaammaksi ytimeksi, jolloin syntyy huomattavaa energiaa; fuusioreaktiot ovat vastakohta fissiossa ja niitä tutkitaan muun muassa inertian tai magneettisen kontinuumin avulla. Neutronien ja muiden hiukkasten vuorovaikutukset voivat johtaa erilaisiin reaktioihin, kuten isotooppimuutoksiin tai energian vapautumiseen.

Radioaktiivinen hajoaminen on toinen keskeinen prosessi, jossa ydin muuttuu alhaisemmiksi tai toisiksi isotoopeiksi ja samalla syntyy säteilyä. Hajoamisvaihtoehdoissa ovat yleisiä alfa-, beta- ja gamma-hajoamiset. Reaktiot riippuvat sekä ytimen rakenteesta että ympäristön olosuhteista, kuten lämpötilasta ja säteilytasosta.

Tärkeimmät sovellukset ovat energian tuotanto ydinvoimaloissa, lääketieteelliset isotoopit ja säteilyhoidot, teollinen mittaus sekä perus- ja materiaalitutkimus. Turvallisuus, sääntely ja hallittu kriittisyyden hallinta ovat olennaisia tekijöitä kaikissa käytännön sovelluksissa.