Πυρηνική σχάση

Πυρηνική σχάση ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία ένας ασταθής ατομικός πυρήνας διασπάται σε δύο ή περισσότερους (μικρότερους) πυρήνες και σε μερικά παραπροϊόντα σωμάτια (όπως νετρόνια). Η σχάση αποτελεί μια περίπτωση μεταστοιχείωσης κατά την οποία παράγονται δύο πυρήνες με συγκρίσιμες μάζες. Στα βαρύτερα στοιχεία η σχάση είναι εξώθερμη αντίδραση αποδίδοντας στο περιβάλλον, ενέργεια ως ακτινοβολία γ και ως κινητική ενέργεια των θραυσμάτων.

Παράδειγμα σχάσης που προκλήθηκε από τον βομβαρδισμό ενός πυρήνα Ουρανίου-235 με θερμικό νετρόνιο. Από την αντίδραση ελευθερώνονται τρία νετρόνια.

Παραπροϊόντα

Στα παραπροϊόντα της σχάσης περιλαμβάνονται και νετρόνια, που μπορούν να προκαλέσουν σχάσεις δημιουργώντας έτσι μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση η οποία σε ελεγχόμενη, χαμηλή ταχύτητα παράγει εκμεταλλεύσιμη ενέργεια. Σε μη ελεγχόμενη μεγάλη ταχύτητα προκαλεί έκρηξη της οποίας η ισχύς είναι μεγαλύτερη από κάθε έκρηξη που προέρχεται από χημικές αντιδράσεις, γεγονός που βρίσκει χρήση στην κατασκευή πυρηνικών όπλων.

Η σχάση

Η σχάση μπορεί να είναι αυθόρμητη ή να προκληθεί από άλλη αντίδραση. Ένας βαρύς πυρήνας μπορεί να κατεβάσει τη συνολική του ενέργεια αν χωριστεί σε μικρότερους πυρήνες αλλά το φράγμα δυναμικού που πρέπει να περάσει για να το επιτύχει είναι τόσο μεγάλο που καθιστά τέτοια γεγονότα πολύ σπάνια. Για παράδειγμα ο χρόνος ημιζωής για τη σχάση του ²³²U είναι κάπου 100 τρισεκατομμύρια χρόνια. Την ίδια στιγμή ο χρόνος ημιζωής του για α-διάσπαση είναι λιγότερο από 3 χρόνια (το κανάλι της αυθόρμητης σχάσης δεν γίνεται σημαντικό πριν Α>240). Πρώτα όμως ανακαλύφθηκε η σχάση που προκαλείται από προηγούμενη αντίδραση. Το γνωστότερο παράδειγμα είναι του ²³⁵U που αντιδρά με θερμικά νετρόνια. Συντίθεται ένας πυρήνας ²³⁶U* (ο αστερίσκος δηλώνει ότι βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση). Η ενέργεια της διέγερσης που αποκτήθηκε από τη σύλληψη του νετρονίου θέτει ολόκληρο τον πυρήνα σε ταλάντωση και ως αποτέλεσμα προκαλείται σχάση σε πλήθος διαφορετικών προϊόντων. Ένα τυπικό κανάλι είναι η αντίδραση:

${\displaystyle ~_{~92}^{235}U+n\rightarrow _{36}^{92}Kr+_{~56}^{142}Ba+2n}$

Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτό το παράδειγμα είναι κάπου 180 MeV. Τα δύο νετρόνια που παράγονται σε αυτό το παράδειγμα (τη στιγμή της σχάσης) λέγονται άμεσα νετρόνια και σε αντιδιαστολή με τα καθυστερημένα νετρόνια που θα παραχθούν μέσω των θυγατρικών ⁹²Kr ¹⁴²Ba (ή παραγώγων τους) οι οποίοι έχουν πλεόνασμα νετρονίων (τα βαρύτερα σταθερά ισότοπά τους είναι τα ισότοπα του Κρυπτού ⁸⁶Kr και του Βαρίου ¹³⁸Ba).

Η διάσπαση του ατόμου επιτεύχθηκε για πρώτη φορά από τον Φριτς Στράσσμαν το 1938, ενώ είχε προηγούμενα μελετηθεί θεωρητικά από τον Ενρίκο Φέρμι το 1934.

Δείτε επίσης

• Πυρηνική Φυσική
• Πυρηνική αντίδραση
• Πυρηνική ενέργεια
• Πυρηνική σύντηξη