Tuumareaktsioonideks nimetatakse aatomituumadega toimuvaid muundumisi – tuumade ühinemist, ümberkorraldumist ja lagunemist.
- Tuumareaktsioonid toimuvad tavaliselt aatomituumade põrkumisel teiste tuumadega või mikroosakestega nagu prooton ja neutron.
- Ebastabiilsete tuumade radioaktiivne lagunemine toimub iseeneslikult.
- Tuumareaktsioonide korral kehtivad energia jäävuse, elektrilaengu jäävuse ja raskete osakeste (neutronite, prootonite) koguarvu jäävuse seadused.
- Kergete (väikese massiarvuga) tuumade ühinemisel ja raskete (suure massiarvuga) tuumade lõhustumisel vabaneb energiat.
Kergete tuumade ühinemiseks (tuumasünteesiks) on vajalik ülikõrge temperatuur ja rõhk. Seetõttu nimetatakse neid reaktsioone ka termotuumareaktsioonideks. Tuumade ühinemisel vabaneb aga rohkem energiat, kui reaktsiooni toimumiseks kulub.
- Tähtedes toimuv tuumasüntees, nt vesiniku tuumade ühinemine heeliumi tuumadeks Päikeses, on tähtede energiaallikas.
- Termotuumareaktsioonil põhineb termotuumapommi ehk vesinikupommi töö. Juhitav termotuumareaktsioon energia tootmiseks on katsetamise järgus.
Raskete tuumade lõhustumine toimub neutronite toimel: tuum neelab neutroni ning laguneb kaheks kergemaks kildtuumaks ja neutroniteks.
- Lõhustumisel eralduvad neutronid võivad omakorda põhjustada uute tuumade lõhustumise, sellist ahelreaktsiooni kasutatakse aatomipommis.
- Tuumareaktoris toimub juhitav lõhustumisreaktsioon. Ahelreaktsiooni juhitakse neutroneid neelavast materjalist juhtvarrastega, mis hoiavad neutronite hulga reaktori aktiivtsoonis stabiilsena.
- Tuumareaktoris tekivad radioaktiivsed isotoobid (tuumajäätmed) ning tugev neutronkiirgus. Kiirguse kahjuliku mõju vältimiseks ümbritsetakse tuumareaktor betoonist varjega.
Tuumareaktsioonidega kaasnev kiirgus kahjustab kudesid, lõhkudes elusaine molekule.
Inimesele mõjuva kiirguse hulka, kiirgusdoosi, mõõdetakse dosimeetriga.
Küsimusi ja probleeme
- Millised erinevused on keemistel reaktsioonidel ja tuumareaktsioonidel? Mis on ühist keemilistel reaktsioonidel ja tuumareaktsioonidel?
- Kuidas muutub tuumade ühinemisreaktsioonidel ühe tuumaosakese kohta tulev seoseenergia?
- Kuidas muutub tuumade lõhustumisel ühe tuumaosakese kohta tulev seoseenergia?
- Miks on tuumade ühinemisreaktsiooniks vaja ülikõrgeid temperatuure?
- Triitiumi poolestusaeg on 12,3 a. Mitme aasta pärast on veel alles veerand esialgsest triitiumi kogusest?
- Kas protsess, kus prooton neelab vesiniku aatomis elektroni ja muutub kaheks footoniks: p + e– → γ + γ', on võimalik?
- Aatomipommis oli 50 kg lõhustuvat uraan-235. Kui palju sellest lõhustus, kui pommi kasutegur oli 1,5%?
- Kui palju U-235-t kulub ööpäevas 1 MW võimsusega tuumaelektrijaamas, kui selle kasutegur on 20%?
- Millest on tingitud looduslik kiirgusfoon?
Suuremalt vaatamiseks klõpsa elemendil.
