A láncreakciónak és a következtében felszabaduló hatalmas energia hasznosításának két lehetséges módja van. A hasadásos reaktorokban a láncreakció ellenőrzött formában zajlik és hőenergia termelésére használják. A keletkező hő segítségével áramot termelnek. A másik felhasználás a hasadásos bomba (atombomba).
A hasadásos reaktorokban a láncreakció megvalósításához a következő feladatokat kell megoldani:
Dúsítás: a megfelelő fűtőanyag (hasadó anyag) előállítása.
Lassítás: a maghasadáskor keletkező gyors neutronokat le kell lassítani, hogy újabb hasadást tudjanak előidézni.
Reflektor: meg kell akadályozni, hogy a neutronok kiszökjenek a reaktorból.
Szabályozás:a hasadást előidéző neutronok számát szabályozni kell, hogy a reaktor nehogy fölrobbanjon.
Hűtés: a reaktort hűteni kell, nehogy túl melegedjen.
A hasadó anyag
A természetben nagy mennyiségben megtalálható, hasadó anyag az urán 235-ös izotópja. A természetes uránban ennek az izotópnak az aránya 0,7%. Kedvezőbbek a láncreakció feltételei, ha nagyobb arányban van jelen ez az izotóp. Léteznek olyan eljárások, amivel egy elem különböző izotópjait szét lehet választani. Egy ilyen, ipari méretekben is alkalmazható eljárással elérhető, hogy a 235-ös urán izotóp aránya növekedjék. Ezt a folyamatot dúsításnak nevezik. A legtöbb reaktorban használt dúsított uránban a 235-ös urán izotóp aránya 2-4% közötti.
A maghasadás felfedezésének története
A fizika tudománya a XX. század első évtizedeiben olyan robbanásszerűen fejlődött, hogy maguk a fizikusok sem voltak képesek lépést tartani a fejlődéssel. Jól példázza ezt a maghasadás felfedezése. 1934-ben Szilárd Leó(1898-1961, magyar) elméleti megfontolások alapján azzal állt elő, hogy a 235-ös urán izotóp képes a hasadásra és hasadásakor felszabadulnak neutronok, amelyek újabb hasadást idézhetnek elő. Elméletét elmondta Rutherfordnak, aki a korábbi felfedezésekben élenjárt. Ő volt az, aki először ki merte mondani, hogy a radioaktivitás következtében az atomok átalakulnak. Ő fedezte fel az atom belső szerkezetét, nevéhez fűződik az első mesterséges magátalakítás, hogy csak a legfontosabbakat említsük meg. Azonban Szilárd Leó elméletére Rutherford is azt mondta, hogy ez teljességgel lehetetlen. Ugyanebben az évben egy német vegyésznő, Ida Noddack egy cikkében szintén megemlíti a maghasadást, mint egy lehetséges magreakciót. Még öt évnek kellett eltelnie, hogy az egyre szaporodó kísérleti bizonyítékok rákényszerítsék a fizikusokat a maghasadás felfedezésére. Ebben az öt évben Enrico Fermi (1901-1954), a Frederick Joliot-Curie(1909-1958) és Irene Joliot-Curie (1897-1956) házaspár és más tudósok mindegyike találkozott a maghasadás jelenségével. Mivel számukra teljesen hihetetlen volt ennek a jelenségnek a léte, kísérleti eredményeikre más magyarázatot kerestek. Végül Otto Hahn(1879-1968) és Fritz Strassmann(1902-1980) egy 1939 februárjában megjelent cikkükben mondják ki, hogy valóban létrejöhet maghasadás.
Ugyanezen év márciusában három különböző helyen kísérletekkel igazolták, hogy a hasadáskor több neutron is keletkezik. Még szintén ebben az évben Bohr a cseppmodell segítségével megmutatta, hogy a 235-ös urán izotóp hasad.
Mivel 1939-et írtak, a maghasadással kapcsolatos kutatások mindenütt titkossá váltak. A felfedezéseket ezért nehéz akár országokhoz, akár nevekhez kötni. Ami közismert: 1942. december 2-án Fermi vezetésével beindították az első olyan láncreakciót, amely folyamatosan termelt energiát, 200 watt teljesítménnyel.
21. századi közoktatás - fejlesztés, koordináció (TÁMOP-3.1.1-08/1-2008-0002)
