تعریف واکنش زنجیره ای

واکنش زنجیره ای چیست؟
اگر بتوانید تعداد زیادی از اتم ها را یکی پس از دیگری تقسیم کنید، چه اتفاقی رخ می دهد؟ از نظر تئوری، می توانید آن ها را وادار کنید تا مقدار زیادی انرژی آزاد کنند.

برخی از ایزوتوپ های رادیواکتیو در آنچه که «واکنش زنجیره ای» (Chain Reaction) نامیده می شود، به طور خودکار تقسیم می شوند و هر توانی را که بخواهید، تولید می کنند.

فرض کنید یک اتم سنگین (نوعی پایدار از اورانیوم به نام اورانیوم 235) داریم. هریک از اتم های آن دارای یک هسته با 92 پروتون و 143 نوترون است.

یک نوترون را به سمت اورانیوم 235 شلیک کرده و آن را به اورانیوم 236 تبدیل می کنیم که یک نسخه ناپایدار از همان اتم (ایزوتوپ رادیواکتیو اورانیوم) با 92 پروتون و 144 نوترون است (به یاد داشته باشید که یک عدد اضافه شده است).

اورانیوم 236 بیش از حد ناپایدار است و نمی تواند به مدت طولانی معلق بماند، بنابراین به دو اتم بسیار کوچک تر باریم و کریپتون تقسیم می شود که انرژی زیادی را آزاد می کند و همزمان سه نوترون اضافی را پرتاب می کند.

اکنون نکته مهم این است که نوترون های اضافی می توانند به سایر اتم های اورانیوم 235 برخورد کنند و باعث شوند آن ها نیز از هم جدا شوند. هنگامی که هریک از آن اتم ها شکافته شوند، نوترون های اضافی نیز تولید می کنند.

بنابراین یک شکافِ تنها از یک اتم اورانیوم 235 به سرعت به یک واکنش زنجیره ای (بهمن هسته ای مهارگسیخته) تبدیل می شود که مقدار زیادی انرژی را به شکل گرما آزاد می کند.

شکل زیر واکنش زنجیره ای را نشان می دهد.

نوترون (1) به یک اتم بزرگ اورانیوم 235 (2) شلیک می شود. با این کار، یک ایزوتوپ رادیواکتیو بزرگ تر و ناپایدار از اورانیوم (یعنی اورانیوم 236) ایجاد می شود که بلافاصله به دو اتم کریپتون و باریم (3) کوچک تر و پایدارتر تقسیم می شود.

در این فرایند، انرژی گرمایی آزاد می شود و سه نوترون (4) اضافی باقی می ماند. نوترون ها می توانند با یک واکنش زنجیره ای بسیار پرانرژی با اتم های اورانیوم 235 بیشتری (5) واکنش دهند.

با برخورد یک نوترون به اورانیوم 235، راکتورهای شکافت دیگر ایجاد می شوند و دو یا چهار نوترون اضافی تولید می کنند.

به همین دلیل است که گاهی در کتاب ها می بینید که شکافت اورانیوم 235 در هر واکنش «دو یا سه» (به طور متوسط 2٫47) نوترون اضافی تولید می کند.