Een kernsplijtingsreactie vindt plaats wanneer de atomen van een onstabiel element worden gebombardeerd met neutronen, waardoor de kern van elk atoom in kleinere delen wordt gesplitst. Als de splitsing van elke kern verschillende hogesnelheidneutronen afgeeft die vervolgens meer van de kernen van het element kunnen splitsen, vindt een kettingreactie plaats. Naarmate de extra neutronen meer kernen splitsen, komt er meer energie vrij en kan de kettingreactie resulteren in een explosie zoals die van een atoombom. Als de kettingreactie wordt geregeld door enkele extra neutronen te verwijderen, komt er nog steeds energie vrij in de vorm van warmte, maar een explosie kan worden voorkomen. De nucleaire kettingreactie is een van de drie soorten nucleaire reacties die verschillende kenmerken hebben en op verschillende manieren kunnen worden gebruikt.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Een nucleaire kettingreactie is een splijtingsreactie waarbij extra neutronen vrijkomen. De neutronen splitsen extra atomen waardoor nog meer neutronen vrijkomen. Aangezien het aantal uitgestoten neutronen en het aantal gesplitste atomen exponentieel toeneemt, kan een nucleaire explosie ontstaan.
De drie soorten nucleaire reacties

De kern van een atoom slaat veel energie op die nuttig kan zijn doeleinden. De drie soorten nucleaire reacties die kernenergie gebruiken zijn straling, splijting en fusie. Medische en industriële röntgenmachines gebruiken straling van radioactieve elementen om beelden van het lichaam te maken of in testmaterialen. Energiecentrales en kernwapens gebruiken kernsplijting om energie te produceren. Nucleaire fusie voedt de zon, maar wetenschappers zijn niet in staat geweest een langdurige kernfusiereactie op aarde te creëren, hoewel de inspanningen worden voortgezet. Van deze drie soorten nucleaire reacties kan alleen splijting een kettingreactie veroorzaken.
Hoe een nucleaire kettingreactie begint

De sleutel tot een nucleaire kettingreactie is ervoor te zorgen dat de reactie extra neutronen genereert en dat de Omdat het element uranium-235 verschillende neutronen produceert voor elk gesplitst atoom, wordt deze isotoop van uranium gebruikt in kerncentrales en in kernwapens.

De vorm en massa van het uranium beïnvloeden of een kettingreactie kan plaatsvinden . Als de massa uranium te klein is, worden teveel van de neutronen buiten het uranium uitgestoten en gaan verloren door de reactie. Als het uranium de verkeerde vorm heeft, bijvoorbeeld een vlakke plaat, gaan er ook te veel neutronen verloren. De ideale vorm is een massieve massa die groot genoeg is om de kettingreactie te starten. In dit geval raken de extra neutronen andere atomen en leidt het vermenigvuldigingseffect tot de kettingreactie.
Een nucleaire kettingreactie beheersen of stoppen

De enige manier om een nucleaire kettingreactie te beheersen of te stoppen is door voorkom dat de neutronen meer atomen splitsen. Regelstaven gemaakt van een neutronenabsorberend element zoals boor verminderen het aantal vrije neutronen en nemen ze uit de reactie. Deze methode wordt gebruikt om de hoeveelheid energie te regelen die door een reactor wordt geproduceerd en om ervoor te zorgen dat de nucleaire reactie onder controle blijft.

In een kerncentrale worden de controlestaven omhoog en omlaag gebracht in de uraniumbrandstof. Wanneer ze volledig zijn neergelaten, worden alle staven omgeven door brandstof en absorberen ze de meeste neutronen. In dat geval stopt de kettingreactie. Terwijl de staven omhoog worden gebracht, absorbeert minder van elke staaf neutronen en versnelt de kettingreactie. Op deze manier kunnen de exploitanten van de kerncentrale de nucleaire kettingreactie beheersen en stoppen.
Problemen met nucleaire kettingreacties

Hoewel nucleaire kettingreacties in energiecentrales over de hele wereld aanzienlijke hoeveelheden elektrische energie leveren, kerncentrales hebben twee hoofdproblemen. Ten eerste is er altijd een risico dat het besturingssysteem op basis van stuurstangen niet werkt vanwege technische storingen, menselijke fouten of sabotage. In dat geval kan er een explosie zijn of een straling vrijkomen. Ten tweede is gebruikte brandstof zeer radioactief en moet deze gedurende duizenden jaren veilig worden opgeslagen. Dit probleem is nog steeds niet opgelost en gebruikte brandstof blijft in de meeste gevallen bij verschillende kerncentrales. Als gevolg hiervan is het praktische gebruik voor nucleaire kettingreacties in veel landen gedaald, waaronder in de Verenigde Staten.