Streven. Jaargang 6

[p. 243]

Atoomsplitsing en Kernenergie
door Dr P. de Ceuster

Inleiding

IN de vroege middeleeuwen beschikte men over kruisbogen van zo'n voortreffelijke makelij dat ze in staat waren op tweehonderd meter afstand nog een pantser te doorboren. Dit wapen werd dan ook zo verschrikkelijk geacht dat het tweede Concilie van Lateranen, in 1139, het gebruik ervan tegen christenen verbood.

Tweehonderd jaar later was het buskruit uitgevonden en bij de belegering van een stad of burcht konden de onhandelbare stukken geschut reeds één schot per drie dagen lossen. Gelukte het de schietmeester dan toch in die omstandigheden dagelijks een schot af te vuren, en dan nog wel in de richting waar hij wilde, dan moesten er wel duistere krachten mee gemoeid zijn geweest en een bedevaart naar Compostella of Rome was de straf voor het snood verbond.

Nog zeshonderd jaar later viel een enkele bom op Hiroshima en tweehonderd duizend mensen werden verdampt, droog gedestilleerd, verbrijzeld, weggeblazen, verbrand of dodelijk vergiftigd.

We kunnen dus moeilijk volhouden dat de ethiek gelijke tred hield met de techniek en ieder protest schijnt hopeloos: het gevaar van de atoombom ligt bijna uitsluitend in haar bestaan zelf. Hoe het dan zover gekomen is en welke de draagwijdte is van de ontdekkingen die tot deze uitvindingen leidden, willen we hier trachten bevattelijk weer te geven. Het is genoegzaam bekend dat een grondige kennis der moderne physica een hoofdvereiste is voor een klaar begrip der verschillende feiten; toch willen we trachten hier een overzicht te geven dat ook bevattelijk is voor hen, wier wijsheid op dit gebied het peil der humaniora niet overschrijdt.

Massa en Energie

Aan het einde der achttiende eeuw formuleerde de Franse scheikundige Lavoisier de beroemde wet op het behoud der massa, die zijn naam draagt: ‘Rien ne se crée, rien ne se perd’. De mogelijkheid van het ontstaan van nieuwe materie werd daardoor uitgesloten. Omstreeks het midden der negentiende eeuw formuleerde de Duitse natuurkundige Clausius de beroemde wet van het behoud van de energie. Dit leidde tot

[p. 244]

de uitsluiting van de mogelijkheid der eeuwigdurende beweging, het perpetuum mobile. In 1905 kwam dan de beroemde synthese van deze beide wetten door de Duitse theoreticus Einstein, die we gerust als de grootste geleerde der moderne tijden, zoniet van alle tijden, mogen beschouwen. Evenals Beethoven van Bach zei: ‘nicht Bach sondern Meer soll er heiszen’, mogen we van hem zonder overdrijving getuigen: ‘Er ist nicht ein Stein aber ein ganzes Gebaüde’.

In tegenstelling met de gangbare mening is niet alles wat Einstein vooropstelt aartsmoeilijk; er zijn ook wel dingen bij van verbluffend geniale eenvoud. Zoals de formulering der gelijkheid van massa en energie. Immers, volgens Einstein, bezit iedere energiesoort massa. Zo zal bij voorbeeld een kanonskogel méér wegen wanneer hij door de lucht vliegt, dan wanneer hij in rust is. Doch volgens deze formule



is de massa gelijk aan de energie gedeeld door de tweede macht der lichtsnelheid. Deze laatste waarde is buitengewoon groot, namelijk 9 × 10²⁰¹⁾. Dit betekent dat de kanonskogel, niettegenstaande hij bedeeld is met een zeer grote bewegingsenergie, toch slechts een zeer kleine gewichtsvermeerdering ondergaat. Voor een kanonskogel van een ton zou ze, bij een snelheid van enige honderden meters per seconde, nauwelijks een milligram bedragen. Wanneer we steenkool verbranden en de rookgassen afkoelen dan wegen deze minder dan de oorspronkelijke steenkool en de verbruikte lucht. Op die wijze zou dan de wet van Lavoisier niet juist zijn alhoewel het verschil zo klein is dat het ook met de gevoeligste balansen niet zou kunnen aangetoond worden. Er is echter geen verlies aan totale massa. Die welke door de steenkool en de lucht bij het verbranden verloren werd, was vroeger aanwezig als massa van de scheikundige energie en is nu als warmte (energie) overgegaan op de omgeving: de omgeving weegt iets méér.

Iedere vorm van energie heeft dus massa. Een lichtstraal die we kunnen beschouwen als een zuivere vorm van energie heeft dus massa, d.w.z. dat een lichtstraal, zoals iedere massa, volgens de gravitatie wet, zal aangetrokken worden door een andere massa. Een lichtstraal, afkomstig uit een ster en die rakelings voorbij de zon schiet, zal door deze aangetrokken worden en een kleine kromming ondergaan; d.w.z. een ster die we juist neven de zon zien, nemen we waar op een andere plaats dan waar ze werkelijk staat. Zulk een ster kan echter alleen bij

1) Eigenlijk moeten hieraan nog de eenheden worden toegevoegd: cm²/sec².

[p. 245]

een volledige zonsverduistering worden opgemerkt, daar haar licht anders in de lichtende sfeer rond de zon niet te onderscheiden valt. Zo'n observatie werd o.a. nog in 1952 in Khartoum gedaan, tijdens een zonsverduistering; daarbij bleek de lichtstraal over een hoek van 1,7 seconden te zijn afgebogen, wat precies overeenstemt met de waarde die uit de wet van Einstein berekend kan worden.

Kunnen we dus uit deze wet besluiten dat iedere vorm van energie massa of gewicht bezit, anderzijds is ook massa als dusdanig niets anders dan een vorm van energie en dit besluit van verstrekkende betekenis is voor ons betoog van het grootste belang. Immers, zoals we hoger zagen, verliest steenkool door verbranding energie, dus gewicht. Wanneer 2.000 ton steenkool verbranden, verliezen ze door warmteafgifte slechts een gram aan massa. Indien het ons dus zou gelukken de steenkool volledig in warmte om te zetten, dan hoefden we slechts een gram te doen ‘verdwijnen’ om evenveel warmte te bekomen als bij de verbranding van 2.000 ton of bij de ontploffing van 5.000 ton springstof. En het hoeft zelfs geen steenkool of springstof te zijn: de volledige omzetting van een gram van elke willekeurige stof zou deze energie vrijgeven.

Dit is echter nog nooit gelukt; maar sinds de formulering van Einstein heeft men er steeds van gedroomd een belangrijker deel van de ongehoorde energie, die opgesloten zit in ieder stofdeeltje, te ontsluiten. Bij het verbranden van steenkool komt dus ongeveer 0,000.000.05% van de totale, als massa opgesloten hoeveelheid energie vrij. Bij de omzettingen van Uranium is deze hoeveelheid reeds ongeveer 0,1%, en in de waterstofbom nog iets groter. Doch om 't zover te brengen moest een lange en moeizame weg worden afgelegd. Van deze weg willen we nu de belangrijkste etappen aangeven.

Op zoek naar de Massa

Om de massa dus vollediger te kunnen omzetten in energie²⁾ gaan we eerst op zoek naar de massa. Waar ergens zit de massa?

Uit de scheikunde en de natuurkunde weten we dat alle stoffen uit moleculen bestaan die dan weer opgebouwd zijn uit nog kleinere deeltjes: de atomen. Het bestaan dezer atomen werd sedert de oude Grieken

2) De zegswijze ‘massa omzetten in energie’ is eigenlijk, zoals uit de wet van Einstein blijkt, niet juist, daar de massa die gezegd wordt te verdwijnen, volledig teruggevonden wordt als energie. Er is hier dus enkel spraak van een verandering van aard in de massa, van massasoort. Precies zoals bij energieveranderingen het geval is: wanneer we wrijving omzetten in warmte is de totale energie dezelfde gebleven doch er is verandering in de soort van energie.

[p. 246]

voor mogelijk gehouden, doch de opkomst der moderne scheikunde, rond 1800, kon de ‘atoomtheorie’ niet meer missen, al wanhoopte men er wel aan ooit iets naders te vernemen van deze deeltjes waarvan men terecht vermoedde dat ze buitengewoon klein moesten zijn.

Sinds het begin dezer eeuw werd echter het atoom als het ware ontsloten en heden ten dage heeft men reeds een zeer gedetailleerd beeld van de bouw der atomen. Dit is echter slechts mogelijk geworden door de bouw van talloze instrumenten, die ons in staat stellen de meest verfijnde metingen te doen en waardoor moderne ontdekkingen gedaan konden worden, die het aanschijn der physica hebben veranderd. Want indien het enerzijds twijfelachtig is of we in een bloeiperiode van de kunst leven, dan staat het anderzijds vast dat we, op het gebied van de wetenschap, een periode van hoogconjunctuur doormaken en dat we onder onze tijdgenoten geleerden hebben, wier gehalte voor dat van de beroemde physici van de XVIIe eeuw en chemici der XIXe niet hoeft onder te doen.

Dat deze baanbrekende bedrijvigheid vooral onze kennis der materie ten doel had blijkt wel hieruit dat, sinds 1910 en tot op onze dagen, méér dan de helft der Nobelprijzen, zowel voor physica als voor scheikunde, toegekend werden aan geleerden die zich op dat gebied hebben verdienstelijk gemaakt.

Zonder diep te willen ingaan in de structuur van deze atomen moge het hier voldoende zijn een beknopt beeld ervan te schetsen. Wonderlijk genoeg bestaat bijna heel het volume van het atoom uit een lege ruimte. In deze ruimte bevinden zich electronen, d.w.z. zeer kleine deeltjes die practisch geen massa en een negatieve electrische lading dragen. Hoe dieper we in het atoom binnendringen, hoe meer electronen we ontmoeten. In het centrum echter vinden we een zeer klein stippeltje: de atoomkern. Deze kern, alhoewel uiterst klein in volume, bevat practisch al de massa van het atoom en bezit een positieve lading, welke die der gezamenlijke omringende electronen precies compenseert. Deze kernlading en kernmassa bepalen de aard van het atoom. Van alle natuurlijke elementen heeft waterstof de kleinste lading (+ 1) en de kleinste massa (1) terwijl Uranium de grootste lading (+ 92) en de grootste massa heeft (235 of 238). Daar de kern zo'n klein volume inneemt moet dan ook zijn dichtheid zeer groot zijn. Dit kunnen we illustreren met het volgende voorbeeld. Indien we een kubieke centimeter konden opvullen met enkel goudkernen dan zou hij 3.000.000 ton wegen.

We waren dus op zoek naar de massa en we hebben ze gevonden in het centrum van het atoom. Aan de buitenrand van het atoom ontmoe-

[p. 247]

ten we immers schaarse electronen die bijna zonder massa zijn; daar is dus de massa van het atoom nul. Dieper in het atoom wordt het aantal electronen steeds groter en stijgt dus de massa geleidelijk, alhoewel ze steeds zeer klein blijft. Tot dan plots in het centrum waar zich de kern bevindt, de massa zeer groot wordt.

We kunnen dit beeld van het atoom enigszins vergelijken met dat van deze aarde. In de hoogste luchtlagen is er bijna geen materie. De hoeveelheid materie stijgt echter geleidelijk bij het dalen; en dicht bij de aarde, in de luchtlagen waar we in leven, is ze reeds veel groter alhoewel nog steeds klein. In de aarde zelf wordt dan de materiehoeveelheid plots veel groter. Het volume van de luchtatmosfeer is echter klein t.o.v. de aarde; terwijl in het atoom het volume van de electronenatmosfeer veel groter is ten opzichte van de kern.

Op zoek naar de Energie

De typische physische veranderingen, b.v. het bevriezen of het verdampen van water, gaan gepaard met kleine energieveranderingen. In het ene geval wordt er warmte afgegeven, in het andere warmte opgenomen. Alhoewel die veranderingen toch zo heel klein niet zijn (denk aan de hoeveelheid warmte die er nodig is om een liter water te verdampen) laten ze de atomen in het water zo goed als onberoerd. Bij de hergroepering der atomen of moleculen ondergaan alleen de buitenste electronen een onooglijk kleine verandering en het is deze verandering die gedeeltelijk oorzaak is der warmte-afgifte of -opname.

Bij de scheikundige omzettingen komen er gewoonlijk reeds aanmerkelijk grotere energie-omzettingen te pas. Wanneer we immers een kg steenkool verbranden (scheikundige omzetting) dan ontstaat er genoeg warmte om 12 kg water te verdampen of 100 kg ijs te smelten (physische omzettingen). Nochtans vindt deze energie haar ontstaan in plaatsveranderingen van de betrokken atomen koolstof en zuurstof, waarbij slechts de buitenste electronen betrokken zijn, d.w.z. die van de buitenste ijle electronen-atmosfeer van het atoom.

Wat zou er dan geschieden wanneer we de binnenste electronen-atmosfeer konden beroeren? Het is te verwachten dat er dan meer energie afgegeven of opgenomen zou worden, omdat de electronen zich daar in toestanden van grotere energie bevinden.

Dit is dan ook inderdaad het geval. Wanneer deze electronen beroerd worden ontstaan de Röntgenstralen (X-stralen) die een energie-inhoud bezitten welke veel groter is dan die van brandende steenkool. Volgens het princiepe van het behoud van energie kunnen we alle energiesoorten

[p. 248]

die we met elkaar willen vergelijken uitdrukken in warmte (calorieën), arbeid (kilogrammeters), electriciteit, enz. Zo werd het dan ook de gewoonte de grote energieën (X-stralen, kernenergie e.a.) uit te drukken in volts³⁾. We zouden dan kunnen zeggen dat de physische veranderingen gepaard gaan met energieveranderingen van enkele honderdsten of tienden volt; de scheikundige met enkele volts en de vorming der X-stralen met duizenden volts.

Logisch voortredenerende moeten we dus het grootste energieverbruik verwachten daar waar de meeste massa aanwezig is, d.w.z. in de kern. Hoe echter deze kernenergie, tenminste gedeeltelijk vrij gemaakt kan worden is nog een ander probleem. Scheikundige energie vrijmaken gaat niet zonder een kleine moeite. Willen we steenkool, hout of papier in brand steken, dan moeten we er eerst een lucifer voor over hebben. Willen we de energie van een springstof vrijmaken, dan moeten we er eerst op slaan. We moeten dus eerst een kleine energie verbruiken. Willen we X-stralen vrijmaken, dan moeten we eerst over een krachtige electrische stroom beschikken.

Op de kern botst echter alles af. Warmte-energie beroert hem niet en X-stralen worden er zonder verandering door weerkaatst. Geen van de gebruikelijke middelen is in staat het pantser van onverschillig welke atoomkern te doordringen. Het is dus duidelijk dat al deze energiesoorten, zelfs de duizenden volts der X-stralen, nog onvoldoende zijn om de kern te ontsluiten.

3) Eigenlijk zouden we ze dan moeten uitdrukken in electronen-Volts (eV) doch gemakkelijkheidshalve zullen we hier enkel spreken van Volts. Dat doet niets af aan de juistheid van hetgeen volgt.

Radio-activiteit

De toestand is des te irriterender omdat hetgeen met geen enkel van die middelen te bereiken is.... vanzelf en regelmatig geschiedt in de radio-actieve stoffen. En hier is het zelfs zo, dat we het vrijkomen der kernenergie van radio-actieve stoffen zelfs niet kunnen beletten, noch vermeerderen of verminderen. Bij de ontdekking der radio-activiteit door de Franse geleerde Becquerel op het einde der vorige eeuw, had men voor het eerst te doen met kernenergie, alhoewel men op dat ogenblik nog niet wist dat er in het atoom een kern aanwezig is. Sindsdien heeft men tientallen radio-actieve stoffen ontdekt. Het meest bekende hiervan is radium.

Een atoom radium kan duizenden jaren onveranderd blijven doch op een zeker tijdstip, dat we niet kunnen voorzien en door een oorzaak die

[p. 249]

we niet kennen, geschiedt er een grote verandering. De kern gaat even open en er treedt een zeer klein deeltje uit. Dit deeltje echter (dat in dit geval een heliumkern blijkt te zijn) bezit een ongehoord grote energie. Het wordt er uit geschoten met een snelheid van enkele tienduizenden kilometers per seconde en zijn energie wordt uitgedrukt in millioenen volts. Het radium zelf wordt hierbij omgezet in totaal andere elementen.

Alhoewel radium een zeer interessante stof is zou ze toch als energiebron waardeloos zijn. Enerzijds is er veel te weinig radium aanwezig in de aarde en anderzijds geschiedt de omzetting te traag. Wel komen er reusachtige energieën vrij, en dit op zeer regelmatige wijze, doch zo traag dat het 1580 jaar nodig heeft om voor de helft omgezet te worden. De hoeveelheid energie die per tijdseenheid vrijkomt is zeer klein en ternauwernood voldoende om een stukje radium te verwarmen tot op een temperatuur die slechts een paar graden hoger ligt dan de omgeving. Met de andere radio-actieve stoffen is het niet beter gesteld: de omzettingen, alhoewel buitengewoon energierijk, geschieden allen op veel te kleine schaal.

Kernomzettingen

Nadat dus de hevigste bekende krachten te kort schoten om de opening der atoomkernen af te dwingen kwam de Engelse natuurkundige Rutherford⁴⁾ in 1919 op het idee de atomen te beschieten met de energierijke deeltjes die uit de radio-actieve stoffen geschoten worden.

Hij beschoot zo stikstofatomen met de snelle heliumkernen uit radium. Soms was de botsing met de stikstofkern raak en werd de heliumkern door de veel grotere stikstofkern opgeslokt. Doch terzelfdertijd vloog er dan uit deze stikstofkern met nog grotere snelheid een ander klein deeltje: een waterstofkern. Voor de eerste maal was de kernenergie kunstmatig opgewekt.

Alhoewel deze proef van buitengewoon groot wetenschappelijk belang is. - Rutherford ontving er de Nobelprijs voor - kon ze toch als energiebron niet in aanmerking komen. Vooreerst is ze afhankelijk van radium als energiebron; en deze was zelf reeds ontoereikend. Ten tweede was slechts één schot op honderdduizend raak; al de andere liepen verloren in de ijle ruimte rond de kern. Daar de kernen zo klein zijn is de trefkans immers te gering en door botsing met electronen en door afbuiging van de positief geladen heliumkernen door de eveneens positieve stikstofkernen, verliezen ze geleidelijk hun energie, zonder dat ze de kans kregen op een voltreffer met de stikstofkernen. Het was, van

4) Het was ook Rutherford die enkele jaren vroeger het eerste atoommodel had opgesteld waarin de kleine kern met grote massa als centraal punt voorkwam.

[p. 250]

energetisch standpunt gezien, alsof men een bos in brand zou zetten om een cigaret aan te steken.

De proef van Rutherford luidde echter het tijdperk der kernchemie in. Men leerde ook andere atoomkernen dan stikstof succesvol beschieten en men bouwde reusachtige instrumenten: cyclotronen, bètatronen, synchrocyclotronen, cosmotronen e.a.m., waarmee allerlei deeltjes energieën konden meegegeven worden van millioenen volt. Deze deeltjes waren dan energierijk genoeg om, evenals die uit de radio-activiteit, met atoomkernen schaarse voltreffers te geven en een deel dezer kernenergie vrij te maken. Er werden zelfs stoffen kunstmatig radio-actief gemaakt. Dat wil zeggen, sommige atoomkernen slikten, na beschieting met snelle deeltjes, deze deeltjes op en gingen eerst later open om een ander deeltje uit te stoten: ze waren dus kunstmatig radio-actief.

Men leerde eveneens dat er allerlei soorten kleine deeltjes uit de kernen konden geschoten worden en noemde deze deeltjes nucleonen.

Neutronenreacties

De nucleonen, die dus de bouwstenen der atoomkernen vormen, zijn van verschillende aard. Doch de meeste hebben dit met elkaar gemeen, dat ze positief geladen zijn gelijk de kern zelf. Deze nucleonen komen in ons betoog niet verder te pas. Soms echter ontstaan er nucleonen die geen lading dragen. Ze hebben de massa van waterstofkernen doch zijn neutraal. Deze soort ongeladen waterstofkernen noemt men neutronen. We kunnen ze gerust als de belangrijkste nucleonen beschouwen.

Immers hebben, zoals we hoger zagen, de positief geladen nucleonen, weinig kans om de eveneens positief geladen kernen te treffen. Daar die gelijke lading een sterke afstoting teweeg brengt moeten nucleonen over een grote energie, d.w.z. een grote snelheid beschikken om een effectieve botsing teweeg te brengen. De trefkans van energierijke positief geladen nucleonen was dus miniem.

Wat echter de ongeladen nucleonen betreft, de neutronen, bestaat er geen afstoting en dat heeft een drievoudig gevolg. Ten eerste is de trefkans merkelijk groter en in sommige gevallen zelfs zullen bijna alle neutronen doel treffen en een kernreactie teweeg brengen. Ten tweede is het absoluut onnodig de neutronen een grote energie mee te geven. In vele gevallen zelfs, zoals we verderop zullen zien, moeten snelle neutronen eerst vertraagd worden alvorens te kunnen reageren met een kern. In dat geval is hun energie zelfs een beletsel voor een kernreactie. In de meeste gevallen is het zo dat de snelheid der neutronen niet te veel mag afwijken van een bepaalde waarde, resonantiewaarde genoemd, om met

[p. 251]

een bepaalde kern te kunnen reageren. Deze resonantiewaarde is verschillend van kern tot kern. Ten derde is het niet te verwonderen dat, gezien hun faciliteiten om kernen te naderen, de neutronen reageren met bijna alle atoomsoorten. Slechts weinige, zoals koolstof en helium, zijn immuun voor een neutronen-bombardement. Deze elementen kunnen dan gebruikt worden om snelle neutronen, door voortdurend botsen, te vertragen.

Als energiebron kunnen deze reacties echter ook niet dienen. Wel is het rendement der kernreacties met neutronen aanzienlijk hoger, doch voor één neutron krijgen we toch maar ten hoogste één kernomzetting en de energie die daardoor vrijkomt is slechts een kleine fractie van die welke in de machtige opwekkingsmachines verbruikt werd om dat eerste neutron vrij te maken.

Uraniumreacties

Zo scheen het nog altijd hopeloos de kernenergie op een andere dan microscopische schaal vrij te maken. Tot dan in 1919, de uranium-reacties bestudeerd werden. Dit geschiedde voornamelijk door de Italiaan Fermi en de Duitser Hahn.

Eerst en vooral moeten we eens even kijken hoe uranium er uit ziet. In gewoon uranium vinden we twee soorten die we schrijven:

Deze schrijfwijze vraagt een woord uitleg. Hierin betekent het onderste cijfer de lading van de kern. Deze heeft dus in 't geval van uranium 92 ladingen, d.w.z. de uraniumkern is twee en negentig maal sterker geladen dan waterstof. Die lading is kenmerkend voor de atoomsoort: alle atomen waarvan de kern twee en negentig ladingen draagt zijn uraniumkernen. Zoals alle atomen waarvan de kern één lading draagt, waterstofatomen zijn.

Het bovenste cijfer duidt de massa aan. De kern van de ene uranium-soort is 235 maal zwaarder, de andere 238 maal zwaarder dan waterstof. In de kernchemie noemen we atomen met dezelfde kernlading en verschillende kernmassa: isotopen⁵⁾.

Zo schrijven we dan b.v. de waterstof-isotopen en een neutron aangezien het even zwaar weegt als waterstof en de lading nul heeft.

5) Er zijn zelfs nog twee andere uraniumisotopen doch deze zijn voor ons van geen belang.

[p. 252]

Zo kunnen we dan ook de electronen schrijven: omdat ze practisch geen massa hebben en een negatieve lading die even groot is als de positieve van waterstof. Gewoon uranium bestaat uit . Deze twee uraniumisotopen zijn uiterst moeilijk te scheiden, daar ze beiden dezelfde physische en chemische eigenschappen bezitten. Hun gedrag echter ten opzichte van neutronen is grondig verschillend en dit verschil is van belang voor de rest van dit betoog. reageert met betrekkelijk snelle neutronen en wordt na enkele lichte wijzigingen uiteindelijk omgezet in Plutonium . Deze reactie geeft zeer veel energie af. Ze komt overeen met twee honderd millioen volt. reageert met trage neutronen op totaal andere wijze. De uraniumkern slikt het neutron in en wordt dan in verschillende stukken gespleten. Men spreekt hier terecht van atoomverbrijzeling. Men heeft zo een dertigtal verschillende splijtstukken kunnen identificeren. Van het grootste belang is echter dat er onder deze splijtstukken drie neutronen voorkomen. Hierbij is het merkwaardig om aan te stippen dat Plutonium zich op precies dezelfde wijze gedraagt. Trage neutronen verbrijzelen de kern en geven daardoor het aanschijn aan drie nieuwe neutronen. Beide reacties maken eveneens een hoeveelheid energie vrij overeenkomende met twee honderd millioen volt. reageert dus met neutronen op normale wijze, precies zoals de meeste atoomkernen gewoon zijn. echter vormen een kettingreactie.

Iedere ontploffing is een kettingreactie, d.w.z. een keten van chemische reacties, waarin iedere reactie aangestoken wordt door de vorige en zelf de volgende aansteekt. In een benzinemotor b.v. hebben we een mengsel van benzine en lucht. Dit mengsel ontploft niet zolang het beneden een temperatuur van 450° blijft. De magneto echter verwekt er een kleine vonk in en deze is voldoende om het mengsel van gas en lucht, dat de vonk omringt, boven 450° te verwarmen. Dit gedeelte wordt dan ontstoken en door de verbranding ervan ontstaat reeds meer warmte, die dan weer een groter deel van het omringende mengsel boven 450° brengt, dat dan ontvlamt en zo verder, tot alles verbrand is.

[p. 253]

Deze opeenvolgende reacties, die alle in een fractie van een seconde afgelopen zijn, noemt men kettingreacties: iedere reactie ontstaat door de warmte uit de vorige en levert de warmte voor de volgende.

Zo gaat het nu ook met . Met een enkel neutron wordt het atoom verbrijzeld. Hierbij komen drie neutronen vrij. Elk van deze drie neutronen kan weer een andere kern treffen, hem verbrijzelen en op zijn beurt drie neutronen vrijmaken. Als de reactie goed geregeld is kan zo ontploffen. Dit nu is in wezen niets anders dan de atoombom. Dezelfde kettingreactie die de atoombom doet ontploffen is ook in staat om de atoombom te fabriceren in de atoomreactor. We zullen dit in een ander artikel uitvoeriger behandelen.

Theoretisch is dus het vraagstuk van de technische ontsluiting der kernenergie opgelost. Daar een enkel neutron in staat is om de energie van een bijna willekeurige hoeveelheid uranium - zij het dan nog alleen het isotoop van massa 235 - te ontsluiten. De practische uitwerking ervan in de atoomreactor bleek echter zeer moeilijk te zijn. Het overwinnen dezer moeilijkheden, gedurende de jaren 1940-1944 is de grootste prestatie op wetenschappelijk en technisch terrein welke ooit in de geschiedenis heeft plaats gehad. Ze heeft de full-time inspanning gekost van honderden geleerden en tienduizenden werklieden. Ze heeft miljarden dollars gekost. En hoewel de nieuw gevonden energie haar eerste toepassingen heeft gevonden in het oorlogsbedrijf, toch is zij in haar wezen gericht op een nog onoverzienbare vooruitgang van de beheersing der natuur door de mens.