Waarom komt er bij kernenergie straling vrij?
Het antwoord op de vraag, waarom bij kernenergie straling vrijkomt, ligt in de natuur. Alle materialen bestaan uit atomen. Elk atoom heeft een atoomkern, die bestaat uit een aantal kerndeeltjes, de elektrisch positief geladen protonen en ongeladen neutronen. Het aantal protonen bepaalt welk chemisch element het is. Een stabiel element kan een verschillend aantal neutronen in zijn kern hebben. Bijvoorbeeld: Het element chloor heeft 17 protonen in zijn kern, maar het aantal neutronen kan 18 of 20 bedragen. Ze heten respectievelijk chloor-35 en chloor-37. Lichte elementen hebben weinig protonen en weinig neutronen. De verhouding is vaak één op één. Zware elementen hebben veel meer neutronen dan protonen. Ook is de bindingsenergie per kerndeeltje hoger. Het zwaarste element, dat in de natuur voorkomt, is uranium. Zijn atoomkern heeft 92 protonen en het bestaat voor 99,3% uit uranium-238, dat 146 neutronen heeft en voor 0,7% uit uranium-235 met 143 neutronen. Het uranium-235 is vrij gemakkelijk splijtbaar. Bijvoorbeeld als de atoomkern van uranium-235 een neutron absorbeert. Als zo’n zware kern splijt, komt de overmaat aan bindingsenergie vrij. Het is een heftig proces. Er ontstaan twee of drie neutronen en twee nieuwe atoomkernen, die ongeveer half zo zwaar zijn. Dat zijn de kernsplijtingsproducten. Onder de splijtingsproducten komen bijna alle elementen voor. Aanvankelijk zijn hun atoomkernen aangeslagen vanwege de nog te hoge bindingsenergie. Ze zijn radioactief en ze vervallen naar de grondtoestand onder uitzending van elementaire deeltjes en gammastraling. In natuurkundig opzicht is die gammastraling hetzelfde verschijnsel als licht of Röntgenstraling. De energie is alleen veel groter en daarmee het doordringend vermogen. Er is een afscherming van zware materialen nodig om de gammastraling af te zwakken en in warmte om te zetten. De levensduur van de radioactiviteit van elk van de splijtingsproducten is uit te drukken in een halfwaardetijd, de tijd totdat de helft van de radioactieve kernen is vervallen. Hij varieert van tienden seconden tot enkele honderden jaren.
