反應(工程)

反應（reaction）為因為事件所引發的回應，例如：化學反應；光學反應；反射反應；連鎖反應；作用力和反作用力（action and reaction）核裂變、核聚變等等。

基本介紹

• 中文名：反應
• 外文名：reaction
• 領域：工程

化學反應

化學反應是一個或一個以上的物質（又稱作反應物）經由化學變化轉化為不同於反應物的產物的過程。

化學變化定義為當一個接觸另一個分子合成大分子；或者分子經斷裂分開形成兩個以上的小分子；又或者是分子內部的原子重組。為了形成變化，化學反應通常和化學鍵的形成與斷裂有關。特別注意化學反應不會以任何方式改變原子核，而僅限於在原子外的電子云互動作用。雖然核變形後可能會引發化學反應，但是核反應與化學反應無關。

化學性質是物質只能在化學變化中表現出來的性質，例如有酸鹼性、氧化還原性質、熱穩定性、反應性等等。

詳細請參見化學反應。

連鎖反應

鏈反應（或連鎖反應、鏈式反應，Chain reaction}）是指反應的產物或副產物又可作為其他反應的原料，從而使反應反覆發生。在化學中，鏈反應通常指光、熱、輻射或引發劑作用下，反應中交替產生活性中間體（如自由原子或自由基），從而使得反應一直進行下去。它是由基元反應組合成的更加複雜的複合反應。

產生活性中間體的過程稱為鏈引發，活性中間體與反應物分子反覆作用生成產物的過程稱為鏈增長或鏈傳遞，活性中間體最後湮滅的過程稱為鏈終止。一個活性中間體只能產生一個新的活性中間體的反應稱為直鏈反應，可以產生兩個或多個新的活性中間體的反應稱為支鏈反應。（注意與有機化學中的定義相區別！）

單質化合生成氯化氫以及大多數的聚合反應都是直鏈反應。

詳細請參見連鎖反應。

核聚變

核聚變，又稱核融合、融合反應或聚變反應，是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核（或粒子）的一種核反應形式。在此過程中，物質沒有守恆，因為有一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為光子（能量）。核聚變是給活躍的或“主序的”恆星提供能量的過程。

兩個較輕的核在融合過程中產生質量虧損而釋放出巨大的能量，兩個輕核在發生聚變時因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個能量足夠高的核迎面相遇，它們就能相當緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫侖斥力而發生核反應，這個反應叫做核聚變。

舉個例子：兩個質量小的原子，比方說氘和氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），會發生原子核互相聚合作用，生成中子和氦-4，並伴隨著巨大的能量釋放。

原子核中蘊藏巨大的能量。根據質能方程E=mc，原子核之淨質量變化（反應物與生成物之質量差）造成能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，稱為核裂變，如核子彈爆炸；如果是由較輕的原子核變化為較重的原子核，稱為核聚變。一般來說，這種核反應會終止於鐵，因為其原子核最為穩定。

最早的人工核聚變技術是氫彈，同時在20世紀50年代，人類開始認真地研究發展用於民用目的的受控熱核聚變，並一直持續到今天。在經過60年從以前的實驗中做出設計改進之後，採用雷射約束的國家點火裝置(NIF)和採用磁約束的國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)這兩個主要項目的目標為在反應中產生的能量超過點燃反應所需要的能量。ITER還計畫實現聚變“自持”。

詳細請參見核聚變。

核裂變

核裂變（德語：Kernspaltung；英語：nuclear fission），在港台稱作核分裂，是指由較重的（原子序數較大的）原子，主要是指鈾或鈽，分裂成較輕的（原子序數較小的）原子的一種核反應或放射性衰變形式。核裂變是由莉澤·邁特納、奧托·哈恩及奧托·羅伯特·弗里施等科學家在1938年發現。核子彈以及核電站的能量來源都是核裂變。早期核子彈套用鈽-239為原料製成。而鈾-235裂變在核電站最常見。

重核原子經中子撞擊後，分裂成為兩個較輕的原子，同時釋放出數個中子，並且以伽馬射線的方式釋放光子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成鏈式反應而自發分裂。原子核裂變時除放出中子還會放出熱，核電站用以發電的能量即來源於此。因此核裂變產物的結合能需大於反應物的的結合能。

核裂變會將化學元素變成另一種化學元素，因此核裂變也是核遷變的一種。所形成的二個原子質量會有些差異，以常見的可裂變物質同位素而言，形成二個原子的質量比約為3:2。大部分的核裂變會形成二個原子，偶爾會有形成三個原子的核裂變，稱為三分裂變，大約每一千次會出現二至四次，其中形成的最小產物大小介於質子和氬原子核之間。

現代的核裂變多半是刻意產生，由中子撞擊引發的人造核反應，偶爾會有自發性的，因放射性衰變產生的核裂變，後者不需要中子的引發，特別會出現在一些質量數非常高的同位素，其產物的組成有相當的機率性甚至混沌性，和質子發射、α衰變、集群衰變等單純由量子穿隧產生的裂變不同，後面這些裂變每次都會產生相同的產物。核子彈以及核電站的能量來源都是核裂變。核燃料是指一物質當中子撞擊引發核裂變時也會釋放中子，因此可以產生鏈式反應，使核裂變持續進行。在核電站中，其能量產生速率控制在一個較小的速率，而在核子彈中能量以非常快速不受控制的方式釋放。

由於每次核裂變釋放出的中子數量大於一個，因此若對鏈式反應不加以控制，同時發生的核裂變數目將在極短時間內以幾何級數形式增長。若聚集在一起的重核原子足夠多，將會瞬間釋放大量的能量。核子彈便套用了核裂變的這種特性。製成核子彈所使用的重核含量，需要在90%以上。

核能發電套用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，大約在3%到5%，因此不會產生核爆。但核電站仍需要對反應堆中的中子數量加以控制，以防止功率過高造成堆芯熔毀的事故。通常會在反應堆的慢化劑中添加硼，並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核裂變速度。從鎘以後的所有元素都能分裂。

核裂變時，大部分的分裂中子均是一分裂就立即釋出，稱為瞬發中子，少部分則在之後（一至數十秒）才釋出，稱為延遲中子。

詳細請參見核裂變。