Una reacció nuclear en cadena és una reacció nuclear que es manté en el temps quan un neutró provoca la fissió d'un àtom físsil, alliberant-se diversos neutrons que al seu torn causen altres fissions. Aquesta reacció en cadena només es produirà si almenys un dels neutrons lents emesos en la fissió és apte per provocar una nova fissió.[1]
Una de les aplicacions de les reaccions nuclears en cadena més freqüents són els reactors nuclears per a generar calor a les centrals nuclears per a la producció d'electricitat. Avui dia no se sap què fer amb els residus radioactius que es van acumulant a mesura que es consumeix el combustible. D'altra banda, les reserves d'urani són actualment una mica majors que les del gas natural, però cal recordar que són finites i no molt abundants. Les reaccions de fissió en cadena també es poden usar per a fins militars, com per exemple als reactors de propulsió de submarins nuclears.
El concepte de "reacció nuclear en cadena" va ser utilitzat inicialment pel científic hongarèsLeó Szilárd el 1933. Qui també va patentar la seva idea de realitzar un reactor nuclear senzill l'any següent.[2]
La teoria de la reacció química total en cadena va ser postulada pel físic soviètic NN Semyonov el 1934. La idea de les reaccions en cadena, desenvolupada per Semyonov, és la base de diverses tecnologies que utilitzen la incineració de mescla de gasos. La idea també va ser usada per a l'elaboració de reactors nuclears.[3]
Les reaccions de fissió en cadena es produeixen a causa de la interacció dels neutrons amb isòtops fissionables (amb nucli inestable). La reacció en cadena requereix tant l'alliberament de neutrons dels nuclis atòmics sotmesos a la fissió nuclear, com de la subsegüent absorció d'alguns d'aquests neutrons en els isòtops físsils. Quan un àtom experimenta la fissió nuclear, uns pocs neutrons són expulsats de la reacció. Aquests neutrons lliures interaccionen amb el medi circumdant i, si encara hi ha més combustible fissionable, alguns poden ser absorbits i causar més fissions. Així, el cicle es repeteix per donar una reacció que és autosostenible.
Reacció nuclear en cadena incontrolada
En les bombes nuclears, per contra, la reacció no està controlada, de manera que un cop iniciada prossegueix fins a l'esgotament del material, la qual cosa succeeix en un temps molt curt. No obstant això, cal que es produeixi amb una quantitat suficient de combustible físsil (massa crítica).
Referències
↑José Sancho García, Rafael Miró Herrero, Sergio Gallardo Bermell, [1]Gestión de la energía. (books.google.cat) (castellà)
↑L. Szilárd, "Improvements in or relating to the transmutation of chemical elements," British patent number: GB630726 (filed: 28 June 1934; published: 30 March 1936).(anglès)
↑H. L. Anderson, E. Fermi, and Leo Szilárd, "Neutron production and absorption in uranium," The Physical Review, vol. 56, pages 284–286 (1 August 1939). Available on-line at: http://www.fdrlibrary.marist.edu/psf/box5/a64g01.html .(anglès)