Ydinreaktio

Ytimien sidosenergia nukleonia kohden massaluvun funktiona. Kuvaajasta näkyy muun muassa, että keveimpien ydinten fuusio tuottaa helposti enemmän energiaa kuin raskainten fissio.

Ydinreaktio on prosessi, jossa atomiydin muuntuu toiseksi törmätessään yhteen toisen ytimen tai alkeishiukkasen kanssa (vrt. kemiallinen reaktio). Mikäli törmäyksessä ei tapahdu muutoksia ytimessä, ei kyseessä ole ydinreaktio vaan elastinen sironta. Jos taas ydin hajoaa spontaanisti ilman törmäystä, on kyseessä radioaktiivinen hajoaminen. Tunnetuimpia esimerkkejä ydinreaktioista ovat fissio ja fuusio. Muunlaisia ydinreaktioita hyödynnetään ydinfysiikan tutkimuksessa, ja niitä tapahtuu myös luonnossa, esimerkiksi kosmisten säteiden osuessa ilmakehään.

Erilaisia ydinreaktioita

Fissiossa ydin hajoaa kahdeksi tai useammaksi kevyemmäksi ytimeksi joko spontaanisti tai absorboituaan törmäävän hiukkasen, esimerkiksi neutronin. Käytössä olevien ydinvoimaloiden energiantuotanto perustuu hallittuna ketjureaktiona etenevään fissioon. Hallitsematonta fissioketjureaktiota käytetään ydinaseissa.

Fuusiossa kaksi ydintä yhdistyy yhdeksi raskaammaksi vapauttaen energiaa ja pienempiä hiukkasia. Fuusioreaktorista on kaavailtu tulevaisuuden energiaratkaisua, mutta laboratorio-oloissa ei ole pystytty toteuttamaan pitkää, hallittua fuusioreaktiota. Tähtien säteily on peräisin fuusioreaktioista, jotka muuttavat vetyä heliumiksi ja tähden elinkaaren myöhemmissä vaiheissa myös raskaammiksi alkuaineiksi (ks. tähden nukleosynteesi). Vetypommin toiminta perustuu fissiopommilla käynnistettävään fuusioreaktioon.

Spallaatio on ydinreaktio, jossa ytimeen osuva suurienergiainen hiukkanen pirstoo ytimestä ulos useita pienempiä palasia tai hajottaa koko ytimen pienemmiksi palasiksi.

Siirtoreaktioissa kahden törmäävän ytimen välillä tapahtuu nukleonien vaihtoa. Ensimmäinen tarkoituksellisesti aikaansaatu ydinten transmutaatio vuonna 1919 on esimerkki tällaisesta reaktiosta.

Epäelastisessa sironnassa ytimeen törmäävä hiukkanen luovuttaa ytimelle energiaa ja virittää sen siten jollekin viritystilalleen. Tarkastelemalla esimerkiksi protonien, elektronien tai alfahiukkasten siroamista ytimistä saadaan tietoa esimerkiksi ytimen muodosta, koosta ja viritystiloista.

Katso myös

• Radioaktiivisuus
• Ydinvoima

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Ydinreaktio Wikimedia Commonsissa