Phản ứng hạt nhân là gây ra những thay đổi trong hạt nhân bằng cách tương tác với hạt đạn có động năng đủ lớn. Do đó chúng được phân biệt với quá trình phân rã phóng xạ, với sự kiện phân rã hạt nhân một cách tự nhiên. Phản ứng hạt nhân tương tự như phản ứng hóa học, có sự thay đổi năng lượng một cách phổ biến, yêu cầu về năng lượng cực tiểu và tốc độ phản ứng.
Sự không tương tự trong những thay đổi của hóa học một cách không đồng nhất có thể xảy ra trong các phản ứng hạt nhân và với những thay đổi năng lượng trên mỗi nguyên tử có thể có thời gian nhanh hàng triệu lần so với phản ứng hóa học. So sánh thuật ngữ của phản ứng được đưa ra dưới đây
Thay đổi về năng lượng Năng lượng cực tiểu yêu cầu Tốc độ phản ứng
Một phản ứng hóa học viết từ phương trình :
A B+ → + + ∆C D H (40)
Ở đây A và B là chất phản ứng. C và D là sản phẩm, và là độ biến thiên năng lượng, tương tự như phản ứng hạt nhân:
A a+ → + +B b Q (41)
Hạt nhân
H
∆ , Nhiệt năng lượng kích hoạt phản ứng k
2
Q= ∆Mc
Ở đây A là hạt nhân bia, a là hạt tới, B là hạt nhân mẹ, b là hạt nhân con, và Q
là năng lượng ( 2
Mc
∆ ), luôn luôn có năng lượng MeV. Phản ứng hạt nhân được viết
bởi các quy ước sau đây:
( , )
A a b B (42)
Kí hiệu này được biểu diễn bằng phương trình (41)
Đạn bắn vào bia có thể lấy từ nhiều nguồn phân rã, như các điện tích ions, neutron, electron hoặc proton. Từ phân rã phóng xạ có thể cho nhiều hạt hơn nữa. Trong bản ở phía dưới ta có thể sắp xếp theo sự tăng của điện tích và khối lượng:
Hạt chiếu xạ Ký hiệu hạt đạn Photon γ Electron E Neutron N Hydrogen, 1H P Deuterium, 2H D Tritium, 3H T Helium -3, 3He 3He Helium -4, 4He α
Ions nặng e.g.,6Li, 12C,etc
Sự tương tác của một phóng xạ đặc biệt với một hạt nhân có thể xảy ra bất kì phản ứng hạt nhân nào. Cho năng lượng hạt đạn trong phân rã ( <50 MeV) phản ứng hạt nhân xảy ra theo hai bước độc lập:
1. Sự hình thành một hạt nhân hợp phần thì năng lượng hạt đạn sẽ được giữ lại và chia cho các nucleon
2. Sự phân rã của các hạt nhân hợp phần mà từ đó một hay nhiều nucleon sẽ biến mất. Xác suất cho sự biến mất của hạt nhân hợp phần được thảo luận trong phần 2.2.5 .