Jaderné reakce jsou jaderné přeměny vyvolané vzájemnými srážkami jader nebo srážkou jádra s jinou částicí.
Každá jaderná reakce musí splňovat zákon zachování:
- energie
- hybnosti
- hmotnosti
- elektrického náboje
- počtu nukleonů
Jaderné reakce se podobně jako chemické reakce zapisují rovnicemi, kde na levé straně rovnice jsou částice a jádra před srážkou a na pravé straně rovnice částice a jádra po srážce. U jednotlivých částic je však nutné zapisovat počty nukleonů a protonů u jednotlivých jader a částic.
Otázka:
Rozhodněte, které z následujících reakcí se mohou uskutečnit. 
| a) `_{2}^{4}He + _{13}^{27} Al \rarr _{15}^{30}O + p` |
b) `_{2}^{4}He + _{4}^{9} Be \rarr _{6}^{12}C ` |
| c) `_{2}^{4}He + _{7}^{14} N \rarr _{8}^{17}O + _{1}^{1}H` | d) `_{2}^{4}He + _{11}^{23} Na \rarr _{14}^{28}O + n` |
Jaderné reakce se využívají k výrobě radionuklidů a k výrobě energie.
3.1. Slučování lehkých jader (jaderná fůze)
Při této reakci se slučují jádra lehkých prvků na jádra prvků těžších. Aby mohlo dojít ke sloučení jader, je nutné k sobě jádra přiblížit na jadernou vzdálenost, a proto je nejprve musíme urychlit (dodat jim vysokou kinetickou energii). Tuto energii mohou jádra získat zahřátím na vysokou teplotu řádově 108K, což je teplota asi desetkrát větší než ve středu Slunce. Reakce probíhající při takto vysokých teplotách se nazývají termonukleární reakce.
Nejjednodušší slučovací reakcí je reakce dvou jader vodíku, při které vzniká jádro deuteria. Tato reakce probíhá na Slunci a je výchozí reakcí proton – protonového cyklu, ve kterém vzniká helium a sluneční záření. Probíhá však pomalu, proto není vhodná pro získávání energie na Zemi. Je to však důvodem toho, že Slunce již dlouho září a ještě dlouho zářit bude.
Rovnice vyjadřují proton-protonový cyklus ve Slunci.
`_{1}^{1}H + _{1}^{1}H \rarr _{1}^{2}H + e^- + ν_e `
`e^+ + e^- \rarr γ + γ `
`_{1}^{2}H + _{1}^{1}H \rarr _{2}^{3}He + γ `
`_{2}^{3}He + _{2}^{3}He \rarr _{2}^{4}He + _{1}^{1}H + _{1}^{1}H `
Jadernými reakcemi lze měnit jeden prvek v druhý, například olovo ve zlato. Přesto se tento postup k výrobě zlata nepoužívá. Vysvětlete proč.
Existuje skupina jaderných reakcí, ke kterým může docházet i za běžných podmínek. Jaký by mohl být jejich společný rys?
3.2. Štěpné reakce
Jaderná reakce, při které se rozpadají jádra těžkých prvků a vznikají nová jádra lehčích prvků, která jsou stabilnější. Postupný rozpad těžkých jader probíhá v přírodě neustále. Tento rozpad je však pomalý. A aby bylo možné využít tyto reakce k získání energie, musíme zajistit rychlejší průběh.
Navrhněte vhodnou částici, kterou by bylo možné ostřelovat jádra těžkých prvků a donutit je tak k rozpadu a uvolnění energie.
Pokusy, které byly provedeny, ukázaly, že pokud zpomalíme neutrony například vrstvou vody, mohou tyto neutrony rozštěpit jádro uranu 235U na dvě přibližně stejně těžká jádra (144Ba a 89Kr), přičemž se uvolní další 2 až 3 neutrony. Pokud se tyto neutrony podaří zpomalit, mohou štěpit další jádra uranu.
Průběh reakce: pomalý neutron reaguje s jádrem uranu 235U, které ho přijme a vznikne nestabilní nuklid 236U. Ten se rozpadá na dvě lehčí jádra a přitom se uvolňuje energie ve formě elektromagnetického záření a další 2 až 3 neutrony, které štěpí další jádra.
`_{92}^{235}U + _0^1 n \rarr _{36}^{93}Kr + _{56}^{140}Ba + 3_0^1 n`
Výhody a nevýhody štěpné reakce:
Mezi výhody určitě patří to, že při reakci se uvolňuje velké množství energie a další neutrony, které jsou schopné štěpit další jádra uranu. Může tak probíhat řetězová reakce.
Nevýhodou je, že uvolněné neutrony mají příliš velkou energii (2 MeV) a musíme je tedy zpomalit. Dalším problémem je, že většina uranu jsou izotopy 238U a ten se nedá tak lehko štěpit jako 235U.
Jaderná fyzika