ahelreaktsioonides

Ahelreaktsioonid on reaktsioonide jada, mille käigus iga etapp tekitab või vabastab vahendi, mis soodustab järgmist etappi ja nii edeneb kogu protsess. Selliseid ahelaid võib leida keemilises ja tuumas ning mõnikord ka bioloogilistes süsteemides. Nende olemus seisneb osaliselt spontaanse ja iseenesest toimiva korduse säilitamises, kui ressursid ja tingimused on sobivad.

Keemilised ahelreaktsioonid jagunevad peamiselt kolme ossa: initsiaator, propagatsioon ja lõpp. Initsiaator tekitab reaktiivseid osakesi, näiteks vabade radikalite moodustumise. Propagatsioonietappides reageerib radikaal mõne teise molekuliga ja loob uue radikaali, millega ahel jätkub. Lõppetapid peatavad ahela, hävitades radikaale või muutes need mittereaktiivseteks vormideks. Näideteks on metaani halogeneerimine või põlemisreaktsioonid ning polümeriseerimine, kus monomeerid liidetakse ja tekivad suuremad polümeerid.

Tuuma ahelreaktsioonid toimuvad fissiooni kaudu: iga fissioon vabastab neutroneid, mis võivad põhjustada täiendavaid fissioone. Reaktsiooni säilitamiseks sõltub ahela püsivus sellest, kui piistikult neutroneid tekitatakse ja kas neid saab piisavalt korrutada. Subkriitiline olek ei suuda ahelreaktsiooni jätkata; kriitiline olek säilitab selle iseenesest; ülekriitiline olek edeneb väga kiiresti ja suurendab energiavabanemist. Reaktorites kontrollitakse ahelreaktsiooni moderatsioonide, kontrollvardade ja jahutuse abil.

Ahelreaktsioonid on olulised mitmes valdkonnas: energetikas, keemilises sünteesis ja mõnel juhul bioloogilistes süsteemides. Nende kontroll ja ohutus on kriitilise tähtsusega, et vältida soovimatuid või ohtlikke tulemusi.