---

 
Jádra některých nuklidů jsou nestabilní a bez vnějšího zásahu se samovolně přeměňují za současného vysílání ionizujícího (radioaktivního) záření. Tomuto jevu říkáme radioaktivita. Přeměny jader mohou probíhat také u stabilních nuklidů, je k tomu však nutný vhodný vnější zásah. Přeměny jader vyvolané vzájemným působením (srážkami) s jinými jádry nebo částicemi nazýváme jaderné reakce, při nichž mohou vzniknout jádra úplně jiných prvků. Vhodnými jadernými reakcemi se například vyrábějí umělé radionuklidy pro využití v průmyslu nebo v medicíně.
 
Pro vznik některých jaderných reakcí je třeba dodat energii z vnějšku, například dostatečným urychlením částic v urychlovačích. U jiných reakcí se naopak energie uvolňuje, většinou ve formě kinetické energie rozlétajících se částic, případně energie fotonů elektromagnetického záření.
 
Jaderné reakce můžeme rozdělit podle různých kritérií, například podle vztahu mezi původními a vzniklými jádry:

• transmutace - z původního jádra vzniká jádro s málo odlišným protonovým číslem
  
  
• štěpení jader - z původního jádra vznikají dvě jádra (fragmenty) s přibližně stejnými protonovými čísly
  
  
• jaderná syntéza - dvě jádra vytvářejí jediné jádro s větším protonovým číslem
  
  

Příklady jaderných reakcí:
1. transmutace: první umělá přeměna, kterou připravil roku 1919 E. Rutherford, byla typickou transmutací. Jádra dusíku ostřelovaného heliony se přeměnila na jádra kyslíku a protony.
     ₇N¹⁴ + ₂He⁴ >>> ₈O¹⁷ + ₁p¹
2. štěpení jader: základem jaderné energetiky je jaderná reakce, při které se štěpí jádra uranu pomalými neutrony.
     ₉₂U²³⁵ + ₀n¹ >>> ₅₆Ba¹⁴⁴ + ₃₆Kr⁸⁹ + 3 ₀n¹
3. jaderná syntéza: přeměny tohoto typu vyžadují vysokou energii jader vstupujících do reakce, termonukleární reakce jsou zdrojem energie v nitru hvězd.
     ₁H¹ + ₁H² >>> ₂He³

K hlavním fyzikálním zákonům, kterými se řídí průběh jaderných reakcí, patří především:

• zákon zachování hmotnosti - součet nukleonových čísel všech částic vstupujících do reakce se rovná součtu nukleonových čísel všech částic vzniklých při reakci (nukleonová čísla udávají hmotnost částic)
• zákon zachování elektrického náboje - součet protonových čísel všech částic vstupujících do reakce se rovná součtu protonových čísel všech částic vzniklých při reakci (protonová čísla udávají velikost kladného náboje částic)
• spojený zákon zachování hmotnosti a energie

Použití prvních dvou zákonů si můžeme ilustrovat na výše uvedených příkladech jaderných reakcí - součty nukleonových a protonových čísel na obou stranách rovnice jsou stejné. Vztahem mezi hmotností a energií se podrobněji zabývá článek E = m.c².

Z hlediska využití jaderné energie mají zásadní význam dva druhy jaderných reakcí - syntéza jader (jaderná fúze) a štěpení jader (štěpná reakce).
 
Syntéza jader
Sloučením dvou lehčích jader vznikne jádro těžší a uvolňuje se přitom část vazbové energie. Pro tuto reakci je vhodným "palivem" například vodík ₁H¹, nebo deuterium ₁D². Zásoby těchto látek jsou v příprodě prakticky nevyčerpatelné, například koncentrace deuteria v mořské vodě je 0,015 %. Problémem slučování jader jsou velké odpudivé síly (elektronový obal, kladná jádra), které brání vzájemnému přiblížení jader. Potřebnou energii mohou jádra získat zahřátím na teploty vyšší než 10⁶ K. Za těchto podmínek probíhá slučování (termonukleární reakce) při výbuchu vodíkové bomby nebo v nitru hvězd. Řízená termonukleární reakce je zatím stále ve stadiu výzkumů.

Štěpení jader
E. Fermi v roce 1934 prokázal možnost štěpit jádra některých těžkých prvků pomalými neutrony. Jako nejvhodnější se ukázal izotop uranu ₉₂U²³⁵, rozštěpením každého jádra se uvolní energie kolem 200 MeV. Kromě dvou fragmentů se uvolní i několik rychlých neutronů, které mohou po zpomalení vyvolat štěpení dalších jader uranu a může nastat řetězová reakce. K zahájení reakce je potřeba tzv. kritické množství štěpného materiálu. Pro ₉₂U²³⁵ se uvádí kritické množství v rozmezí od několika kilogramů až do několika desítek kilogramů. Konkrétní hodnota závisí na stupni obohacení uranu, druhu moderátoru, uspořádání aktivní zóny a na dalších faktorech.

---

Ukazováním myší na popis fází si prohlédněte průběh řetězové štěpné reakce

1. První štěpení, vzniknou dva rychlé neutrony 2. Rychlé neutrony se zpomalí srážkami v moderátoru 3. Štěpení uranu, další generace rychlých neutronů 4. Zpomalení neutronů, jeden je moderátorem pohlcen 5. Další štěpení a pokračování řetězové reakce

---