هسته های اتمی به هسته دیگر که نتیجه بهم خوردن ترکیب ساختمان هسته یا تغییر در تعداد نوکلئون ها (ذرات هسته ای ) است واکنش های هسته ای نام دارند.

روش های انجام واکنش های هسته ای:
تجزیه کامل تمامی هسته ها زمانی که به وسیله یک ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد کند (یا ذره دیگری جذب کنند) معمولا نوترون است.
شکست هسته به دو هسته غیر مساوی توئم با انتشار پروتون ، نوترون، ذرات آلفا، اشعه گاما و واکنش های ترکیب هسته ای که تشکیل یک هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبک تر که همراه با ازاد شدن مقادیر زیاد انرژی است ، صورت می گیرد.
انرژی حاصل از واکنش های ترکیب یا (همجوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هسته ای واکنش های شکست هسته ای است.

هسته های اتمی به هسته دیگر که نتیجه بهم خوردن ترکیب ساختمان هسته یا تغییر در تعداد نوکلئون ها (ذرات هسته ای ) است واکنش های هسته ای نام دارند.

روش های انجام واکنش های هسته ای:
تجزیه کامل تمامی هسته ها زمانی که به وسیله یک ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد کند (یا ذره دیگری جذب کنند) معمولا نوترون است.
شکست هسته به دو هسته غیر مساوی توئم با انتشار پروتون ، نوترون، ذرات آلفا، اشعه گاما و واکنش های ترکیب هسته ای که تشکیل یک هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبک تر که همراه با ازاد شدن مقادیر زیاد انرژی است ، صورت می گیرد.
انرژی حاصل از واکنش های ترکیب یا (همجوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هسته ای واکنش های شکست هسته ای است.

اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند، در اثربرخورد به هسته اتم 235U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود. در واکنشهای شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.

به دلیل زیانهایی که تشعشعات رادیو اکتیو به بافت های بدن می رسانند قدرت نفوذی آنها از لحاظ نظامی ، پزشکی ، زیست محیطی ، صنعتی و... حائز اهمیت است. فرض می کنیم یک منبع رادیو اکتیو طبیعی ذرات آلفا و بتا و اشعه گاما ساتع نمایدذرات آلفا بوسیله چند ورق کاغذ متوقف می شود. ولی ذرات بتا و گاما بدون اینکه از شدتشان کاسته شود از آن عبور می کنند. یک ورقه آلومینیوم 0.25 اینچ می تواند هم ذرات آلفا وهم بتارا متوقف سازد. لیکن عبور اشعه گاما را فقط به مقدار ناچیزی تقلیل می دهد .
درحدود 2 اینچ سرب قسمت اعظم اشعه گاما راجذب می کند لیکن نمی تواند از عبور کلیه آنها جلوگیری کند.

واکنشهای هسته‌ای ، چه خود بخودی و چه القایی ، منجر به تغییر انرژی می‌شوند. مقدار Q یا انرژی در یک واکنش هسته‌ای به مقدار انرژی آزاد شده یا جذب شده در طول واکنش مربوط است. انرژی پیوندی فرم ساده مقدار Q در واکنشهای خاصی است که با تشکیل یک هسته از نوکلئونهای تشکیل دهنده آن سر و کار دارد. این دو کمیت مشابه کمیتهای ترمودینامیکی آنتالپی یک واکنش (H∆) و تشکیل (Hf∆) می‌باشد.

در اوایل قرن بیستم ، "انیشتین" معادله جرم و انرژی را بیان نمود: E = mC²
می‌دانیم که در هر فرآیند ، مقدار کل ماده و انرژی ثابت است و ماده و انرژی ، قابل تبدیل به یکدیگر هستند. در فرآیندهای معمولی شیمیایی ، تبدیل ماده به انرژی به اندازه‌ای کوچک است که قابل اندازه گیری نیست. با وجود این ، این امر برای فرآیندهای هسته‌ای که با تغییرات بزرگتر انرژی در مقایسه با واکنشهای شیمیایی سر و کار دارند، صادق نیست.
در این قسمت ، رابطه‌های جرم - انرژی برای هسته‌ها و برای واکنشهای هسته‌ای مورد بحث قرار می‌گیرند.

دیدکلی

منشا انرژی تابشی خورشید و دیگر ستاره‌ها یک سری از واکنش‌های هسته‌ای انرژی‌زا است. اتمهایی که در‌ این واکنش‌ها در درون ستاره شرکت می‌‌کنند کاملا یونیده‌اند ، یعنی تمامی الکترونها از آنها کنده شده است. حیات بر روی زمین به واکنشهایی گرما هسته‌ای وابسته است که در مرکز خورشید روی می‌‌دهد و انرژی آزاد می‌‌کند که در نهایت به صورت گرما و نور از سطح خورشید خارج می‌‌شود. همجوشی خورشیدی نوعی واکنش گرما هسته‌ای است.

دید کلی

با توجه به اینکه اشعه گاما دارای تشعشع الکترومغناطیسی می‌باشد، آن فاقد بار و جرم سکون است. اشعه گاما موجب برهمکنشهای کولنی نمی‌گردد و لذا آنها برخلاف ذرات باردار بطور پیوسته انرژی از دست نمی‌دهند. معمولا اشعه گاما تنها یک یا چند برهمکنش اتفاقی با الکترونها یا هسته‌های اتم‌های ماده جذب کننده احساس می‌کند. در این برهمکنش‌ها اشعه گاما یا بطور کامل ناپدید می گردد یا انرژی آن بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌یابد. اشعه گاما دارای بردهای مجزا نیست، به جای آن ، شدت یک باری که اشعه گاما بطور پیوسته با عبور آن از میان ماده مطابق قانون نمایی جذب کاهش می‌یابد.

تاریخچه:‏

اولین واکنش هسته‌ایمصنوعی توسط ذرات که به طور مصنوعی شتابدار شده‌ بود ‏در سال 1932 توسط کاک ، کرافت و والتن بدست آمد که در آن پروتونها در ‏یک مولد که به نام خود اینها معروف است «شتاب دهنده کاک کرافت ‏والتن) شتابدار شده و به لیتیوم کوبیده شدند که نتیجه آن دو هلیوم بود. که ‏به طور اختصار آن را به شکل زیر بیان می‌کنیم.

sup>73Li>+11P------>22 2He

نگاه اجمالی

موضوع تولید زباله‌های هسته‌ای از زمان کشف مواد رادیواکتیو مورد نظر بوده است. ولی توجه خاص به آن پس از کشف شکافت است چرا که کلیه راکتورهای شکافت هسته‌ای ایزوتوپهای رادیواکتیو تولید می‌کنند. میزان تابش بسیاری از ایزوتوپها برای حیات جانداران خطرناک است بنابراین ، مسئله جداسازی و انبار نمودن و دفن ایمن آنها با زیاد شدن تعداد راکتورها و سطح انرژی آنها سال به سال مباحث گسترده‌ای را دربر می‌گیرد.