Fisyon (Çekirdek Parçalanması):  233U, 235U ve 239Pu gibi fisyon yapabilen çekirdeklerin termal nötron yakalamaları ve 232Th, 238U ve 237Np gibi çekirdeklerin ise hızlı nötron yakalamaları sonucunda iki ayrı atom çekirdeğine bölünmeleri olayıdır. Bölünme sonucunda ortaya çıkan bu atom çekirdeklerine fisyon ürünleri adı verilir. Nükleer fisyon olayında her bir bölünme başına, fisyon ürünleri ile birlikte iki ya da üç tane de nötron yayınlanır. Yayınlanan bu nötronların ortalama enerjisi 1 MeV’den biraz daha büyüktür. 

 

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

Nükleer fisyon olayında yayınlanan bu nötronların, nükleer reaktör içerisindeki yavaşlatıcı ortamda yavaşlatılması ile termal nötronlar (ortalama enerjileri 0.025 eV) elde edilir. Bu termal nötronların başka fisyon yapabilen çekirdeğe (örnek olarak 235U) çarpması ve çekirdek tarafından absorplanması sonucu yeni bir fisyon olayı meydana gelir ve bu böyle zincir şeklinde devam eder. Bu zincir reaksiyonda, başlangıçtaki 235U çekirdeği ve nötronun kütleleri toplamının enerji cinsinden değeri ile fisyon sonucu oluşan fisyon ürünlerinin ve yayınlanan nötronların kütlelerinin toplamının enerji cinsinden değeri arasında yaklaşık olarak 200 MeV’lik bir enerji farkı açığa çıkar. (Kimyasal yanmada açığa çıkan enerjinin 1 eV mertebesinde olduğu hatırlanırsa bu enerjini ne kadar büyük olduğu tahayyül edilebilir.) Açığa çıkan bu fisyon enerjisi nükleer reaktördeki suyun ısıtılması ve buhara dönüştürülmesi, bu buharın türbini döndürmesi ve türbinin de jeneratörü çalıştırması sonucunda elektrik enerjisi elde edilir.