Jaderné reakce (syntéza a štěpení jader)

Jaderná reakce = jaderná přeměna vyvolaná interakcí atomových jader s mikročásticemi

Jaderná přeměna = jaderný proces, při němž dochází (samovolně nebo vnějším zásahem) ke změně složení jádra (mění se alespoň jedno z čísel A, Z) nebo jeho energetického stavu

Obecné schéma jaderné reakce:      a + X -> Y + b ; Er



Er ... energie reakce (udává se v MeV) = energie, kterou z dané reakce získáme, zmenšená o energii, kterou bylo nutné do reakce dodat, aby reakce vůbec proběhla
Er > 0 - uvolněná energie - exoenergetická reakce
Er < 0 - dodaná energie - endoenergetická  reakce

Poznámka: uvolněná energie při jaderných dějích je řádově 106krát větší  než při chemických reakcích -> účinnost jaderných zbraní je mnohem vyšší než chemických výbušnin

Rozdělení jaderných reakcí

Podle možnosti ovlivnění vnějším zásahem
  • řízená jaderná reakce = taková jaderná reakce, jejíž průběh lze řídit a kontrolovat (např. řetězová reakce v jaderném reaktoru - zasouvání nebo vysouvání regulačních tyčí)
  • spontánní jaderná reakce = jaderná reakce probíhající samovobně, bez umělého zásahu (např. jaderná reakce probíhající v nitru Slunce)

Podle změn ve struktuře jádra

  • Transmutace = z původního jádra vzniká jádro nové s málo odlišným protonovým číslem
  • praktické příklady transmutace
42He + 147N ---> 178O + 11H --- první jaderná reakce vyvolaná uměle - E. Rutherford (1919)

42He + 94Be ---> 126C + 10n --- objev neutronu - J. Chadwick (1932)

  • Štěpení jader = druh jaderné reakce, při níž se terčové (původní) atomové jádro X zasažené částicí a rozštěpí na dvě atomová jádra Y1, Y2 s protonovými čísly výrazně odlišnými od protonového čísla terčového jádra X a při níž se uvolňuje ještě několik jiných částic b 
  • praktické příklady štěpení atomových jader
23592U + 10n ---> 8936Kr + 14456Ba + 310n --- štěpení jader uranu neutrony (základ jaderné energetiky)

  • Syntéza jader (jaderná fúze) = jaderná reakce, při níž dochází ke spojení (syntéze) atomových jader s malým protonovým číslem v atomové jádra s vyšším protonovým číslem (jaderná syntéza probíhající za vysokých teplot 106 K až 109 K se nazývá termonukleární reakce)
  • praktické příklady jaderné syntézy
11H + 11H ---> 21H + e+ + ν --- reakce probíhající na Slunci (e+ ... pozitron, ν ... neutrino)