Branduolinės grandininės reakcijos

Branduolinės grandininės reakcijos - tai tokios reakcijos, kai vieno branduolio reakcijos metu susidariusi energija ar dalelė sukelia panašią reakciją kitam branduoliui, dėl ko išsiskiria energija ar dalelė, kuri sukelia reakciją trečiame branduolyje, o jau ta - ketvirtame branduolyje, o ta - penktame branduolyje ir taip toliau. Žodžiu, gaunasi reakcijų grandinė, kuri gali tęstis gana ilgai.

Paprastai kai apie tokias reakcijas kalbama, tai turimos omeny urano ar plutonio branduolio skilimo reakcijos, sukeltos neutronų, nors išties tai grandininės reakcijos vyksta ir branduolių sintezės atveju. Tiesiog branduolių sintezės atveju panaudojama išskirta energija tam, kad suteikti pakankamą greitį dviejų branduolių (pvz., deuterio ir tričio) susijungimui, ir tokį procesą paprasčiau yra nagrinėti nediskretizuojant iki paskirų branduolių ir kitų dalelių sąveikos sekų, nes pakanka ir paprastesnio šiluminio modelio. Todėl beveik visada, kalbant apie branduolines grandinines reakcijas, turimos omenyje tik skilimo reakcijos, sukeltos branduolių skilimo metu susidariusių neutronų. Tokios reakcijos vyksta urano-235 ir plutonio-239 branduoliuose.

Neutronų sukeltos branduolinės grandininės reakcijos principas yra toks:

• Laisvas atsitiktinis neutronas pataiko į branduolį
• Branduolys skyla, paskleisdamas nuo 1 iki 3 neutronų
• Tie neutronai pataiko į kitus branduolius, kurie irgi skyla, savo ruožtu, irgi paskleisdami nuo 1 iki 3 neutronų
• Dalis neutronų niekur nepataiko, tad yra prarandami

Galima suprasti, kad tada vyksta tokių grandininių sekų dauginimasis arba nykimas, tačiau statistiškai vienas neutronas gali sukelti daugiau, nei vieno branduolio skilimą.

Grynai techniškai yra išskiriamos trys tokių branduolio skilimo grandininių reakcijų rūšys:

• Slopstančios - vyksta įprastu atveju, dėl ko urano ar plutonio gabalas būna kiek šiltesnis už aplinką, nes išskiria kažkiek energijos, tačiau tie išskiriami energijos kiekiai būna labai maži
• Greitėjančios - vyksta atominėse bombose, dėl ko energijos išsiskyrimas staigiai išauga iki tokio milžiniško kiekio, kad įvyksta branduolinis sprogimas
• Stabilios - vyksta branduoliniuose reaktoriuose, specialiai juos valdant taip, kad reakcijos per daug neprisidaugintų, bet kartu ir nenusloptų - taip pagaminama daug energijos, bet išvengiama sprogimų

Kaip rodo praktika, branduolinės grandininės reakcijos yra visgi labai rizikingas procesas, kuris baigiasi tokiomis pasekmėmis, kaip Hirošima ar Nagasakis, o švelnesniais atvejais - tokiais įvykiais, kaip Majak, Černobylis ar Fukušima.