Ydinreaktiot

Ydinreaktiot ovat vuorovaikutuksia, joissa ydin muuttuu tai uusi ydin syntyy. Ne voivat tapahtua, kun ydin törmää ulkoiseen hiukkaseen kuten neutroniin tai protoneen, tai tapahtua spontaanisti radioaktiivisen hajoamisen yhteydessä. Ydinreaktiot ovat keskeisiä sekä energian tuotannossa että ydinfysiikan tutkimuksessa.

Päätyyppejä ovat fissio, fuusio ja erilaiset reaktiot kuten neutronin tarttuminen sekä (n, p) ja (p, α) -reaktiot. Fissiossa raskas ydin jakautuu kahdeksi tai useammaksi kevyemmäksi ytimeksi, vapauttaen energiaa ja useita neutroneita. Esimerkki on U-235:n fissioreaktio neutronin vaikutuksesta. Ketjureaktio mahdollistaa ydinvoimaloiden sähkön tuotannon. Energia on noin 200 MeV per fissio.

Fuusio koostuu kevyiden ytimien yhdistymisestä raskaammaksi ytimeksi, jolloin syntyy energiaa ja neutroni. Esimerkki deuterium-tritium-reaktio. Fuusio vaatii erittäin korkeaa lämpötilaa ja tehokkaan konfinoinnin (magneettinen tai inertiaalinen). Se lupaa suurta energiatehoa, mutta kaupallinen laajamittainen fuusio ei ole vielä vakiintunut energianlähde.

Muita ydinreaktioita ovat neutronin tarttuminen (n, γ) sekä (n, p), (p, α) ja muut vastaavat reaktiot. Reaktioiden todennäköisyydet ja tuotteet riippuvat ytimen ominaisuuksista sekä törmäysenergian mukaan.

Sovellukset ja turvallisuus: ydinreaktioita käytetään energiantuotantoon, lääketieteellisten isotooppien tuotantoon, teollisuuteen ja tutkimukseen. Turvallisuus, jätemenettely ja säteilyvaara ovat keskeisiä näkökohtia sekä lainsäädännön että valvonnan kannalta.