Fisiunea nucleară

În anul 1934 Fermi şi colaboratorii săi au iniţiat experimente sistematice cu privire la reacţiile produse prin bombardarea nucleelor grele cu neutroni. În particular prin bombardarea uraniului cu neutroni s-a constatat că se obţin nuclee β- active care au fost interpretate ca fiind nuclee transuraniene formate prin captura succesivă de neutroni conform procesului descris de relaţia:

Ulterior (1939) prin separări chimice se identifică printre produşii de reacţie bariul şi kriptonul. Astfel este emisa pentru prima dată ipoteza că la bombardarea nucleelor de uraniu cu neutroni lenţi acestea se fragmentează în nuclee mai uşoare având loc un proces de "fisiune".

Deci fisiunea este o reactie nucleara care are drept efect ruperea nucleului in 2 (sau mai multe) fragmente de masa aproximativ egala, neutroni rapizi, radiaţii si energie termică

Elementele care fisionează cu neutroni termici, se numesc materiale fisile. Ex. 233U, 235U, 239Pn,241Pu. Elementele care fisionează cu neutroni rapizi, se numesc materiale fisionabile iar, cele care prin captură de neutroni se transformă în materiale fisile, sunt considerate materiale fertile. Ex. 232Th, 238U.

Fisiunea nucleară, cunoscută şi sub denumirea de fisiune atomică, este un proces în care nucleul unui atom se rupe în două sau mai multe nuclee mai mici, numite produşi de fisiune şi, în mod uzual, un număr oarecare de particule individuale. Aşadar, fisiunea este o formă de transmutaţie elementară. Particulele individuale pot fi neutroni, fotoni şi alte fragmente nucleare cum ar fi particulele β şi particulele α. Fisiunea elementelor grele este o reacţie exotermă şi poate să elibereze cantităţi substanţiale de energie sub formă de radiaţii gamma şi energie cinetică a fragmentelor (încălzind volumul de material în care fisiunea are loc).

Fisiunea nucleară este folosită pentru a produce energie în centrale de putere şi pentru explozii în armele nucleare. Fisiunea este utilă ca sursă de putere deoarece unele materiale, numite combustibil nuclear, pe de o parte generează neutroni ca „jucători” ai procesului de fisiune şi, pe de altă parte, li se iniţiază fisiunea la impactul cu (exact aceşti) neutroni liberi. Combustibilii nucleari pot fi utilizaţi în reacţii nucleare în lanţ auto-întreţinute, care eliberează energie în cantităţi controlate într-un reactor nuclear sau în cantităţi necontrolate, foarte rapid, într-o armă nucleară.

Cantitatea de energie liberă conţinută într-un combustibil nuclear este de milioane de ori mai mare decât energia liberă conţinută într-o masă similară de combustibil chimic (benzină, de exemplu), acest lucru făcând fisiunea nucleară o sursă foarte tentantă de energie; totuşi produsele secundare ale fisiunii nucleare sunt puternic radioactive, putând rămâne aşa chiar şi pentru mii de ani, având de a face cu importantă problemă a deşeurilor nucleare. Preocupările privind acumularea deşeurilor şi imensul potenţial distructiv al armelor nucleare contrabalansează calităţile dezirabile ale fisiunii ca sursă de energie, fapt ce dă naştere la intense dezbateri politice asupra problemei puterii nucleare.