Ahelreaktsioon

Uraanituumade lõhustumine nende pommitamisel neutronitega avastati 1939. aastal. Ühe uraanituuma lõhustumisel vabaneb umbes 200 MeV energiat. Teades ühe uraanituuma lõhustumisel eraldunud energiat, võime välja arvutada, et 1 kg uraani kõigi tuumade lõhustumisel eraldub 80000 miljardit džauli energiat. Ahelreaktsiooni võimalikkust ennustati juba 1934. aastal. Uraanituuma lõhustumisel kildudeks lendab tuumast välja 2-3 neutronit. Soodsatel tingimustel võivad need neutronid neelduda teistes tuumades ning kutsuda esile nende lõhustumise. Kolme uraanituuma lõhustumisel vabaneb 6-9 uut neutronit, mis neelduvad uutes uraanituumades jne.

Ahelreaktsioon võib tekkida ainult küllalt suures uraanikoguses, sest väikeste mõõtmetega uraanitükist lendavad neutronid enamasti välja, ilma et nad kohtuksid oma teel ühegi tuumaga. Väikseimat massi, mille korral võib tekkida ahelreaktsioon nimetatakse kriitiliseks massiks. Isotoobi U-235 kriitiline mass on mõnikümmend kilogrammi. Lihtsaim viis U-235 ahelreaktsiooni tekitamiseks on järgmine. Valmistatakse kaks metallilisest uraanist keha, kumbki massiga veidi alla kriitilise. Kui need kehad on eraldi, siis ahelreaktsiooni neis ei toimu. Kehade kiirel kokkuviimisel tekib neis aga ahelreaktsioon ja vabaneb hiigelsuur energiahulk.