Kimyasal Tepkime: İki veya daha fazla sayıda madde biraraya geldiğinde, moleküllerdeki atomların aralarında yeniden düzenlenmesine kimyasal tepkime denir. Bu sırada elektronların paylaşılması da değişir. Kimyasal tepkimelerin bir özelliği, ilgili atomların çekirdeklerinde bulunan parçacık sayısının tepkime sırasında değişmemesidir.

Çekirdek Tepkimesi: Kimyasal reaksiyonların aksine atomların çekirdeklerinde bulunan parçacıların kendi aralarında oluşan veya dışardan gelen bir etki sonucunda değişimleri sonucunda çekirdek tepkimeleri oluşur. Çekirdek tepkimesi sonucunda eğer proton sayısı değişiyor ise farklı bir elemente ait bir atom oluşmuş olur.

Fisyon (Çekirdek Parçalanması):

Bir nötronun, uranyum gibi ağır bir element atomunun çekirdeğine çarparak yutulması, bunun sonucunda bu atomun kararsız hale gelerek daha küçük iki ayrı çekirdeğe bölünmesi reaksiyonudur. Dolayısıyla Fisyon, bir çekirdek tepkimesidir. Parçalanma sonucunda ortaya çıkan atomlara fisyon ürünleri denir. Bunların bazıları radyoaktiftir. Bir nötron yutulması ile başlayan fisyon tepkimesi sonucunda, büyük miktarda enerji ile birlikte, birden fazla nötron ortaya çıkar. Çekirdek tepkimeleri sonucunda açığa çıkan enerjiler, kimyasal tepkimelere göre yaklaşık milyon kat düzeyinde daha fazladır.

Zincirleme Reaksiyon: Fisyon sonucunda ortaya çıkan nötronların, ortamda bulunan diğer fisyon yapabilen atomların çekirdekleri tarafından yutularak, onları da aynı reaksiyona sokması ve bunun ardışık olarak tekrarlanmasıdır. Kontrolsuz bir zincirleme reaksiyon, çok çok kısa bir süre içinde çok büyük bir enerjinin ortaya çıkmasına neden olur; atom bombasının patlaması bu şekildedir. Nükleer santrallarda ise zincirleme reaksiyon kontrollu bir şekilde yapılır. Bu kontrolun kaybedilerek nükleer yakıtın bir bomba haline dönüşmesi fiziksel olarak olanaksızdır.

Zincirleme Reaksiyon

U-235 kendiliğinden fisyon yapabilmesine rağmen, bu çekirdekler yavaş nötronlarla (enerjileri 1 eV’tan daha az) bombardıman edilirlerse özellikle fisyon yapmaya eğilimlidirler. Fisyon reaksiyonu aşağıdaki gibi özetlenebilir:

Burada nötronu ve E MeV (milyon elektron Volt) cinsinden açığa çıkan enerjiyi gösterir. Tipik bir fisyon ürünü çifti (kripton) ve (baryum)dan oluşur.

Bir fisyon reaksiyonunda üretilen nötronların tamamı diğer fisyon olaylarını başlatmak üzere kullanılabilirler bu şekilde serbest kalan daha fazla nötron daha fazla fisyon olayına sebep olur ve bu böyle devam ederek bir fisyon zinciri oluşur. Ancak bir fisyon reaksiyonunda açığa çıkan nötronların enerjileri (1 MeV) veya hızları (~ 107 m/s) U-235’in daha fazla fisyonuna sebep olmak için çok yüksektir. Bu yüzden bu nötronlar özellikle termal enerjilere (1 eV’un çok daha aşağısına) yavaşlatılmak zorundadır.