Kettenreaktion

Eine Kettenreaktion ist eine physikalische oder chemische Umwandlung, die weitere gleichartige Umwandlungen nach sich zieht, indem entweder eines der Produkte der Einzelreaktion als Edukt der nächsten Reaktion dient oder indem die bei der Einzelreaktion freiwerdende Energie zur Auslösung der nächsten Reaktion dient. Die Reaktionsrate (Zahl der Einzelreaktionen pro Zeiteinheit) kann zunehmen, konstant sein oder abnehmen.

Der Begriff Kettenreaktion wird auch im übertragenen Sinne für eine Abfolge von Ereignissen gebraucht, von denen je eines das nächste auslöst. Oft wird dabei an eine sich beschleunigende oder sich ausbreitende Abfolge gedacht, die in eine Katastrophe mündet.

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Chemische Kettenreaktion

Bei einer chemischen Kettenreaktion, wie etwa der explosiven Verbrennung von Explosivstoffen, löst ein initiales Ereignis (beispielsweise Energiezufuhr durch Licht oder Wärme) die erstmalige Reaktion aus. Dadurch wird wiederum Energie freigesetzt (exotherme Reaktion) und die Reaktion setzt sich – mit zunächst ansteigender Reaktionsrate – fort, bis kein Reaktionsmaterial mehr vorhanden ist oder es zu einer Abbruchreaktion kommt.

Eine andere häufige Kettenreaktion ist die Bildung von Radikalen, die im Kontakt mit anderen Molekülen ein neues Radikal freisetzen. Derartige Prozesse finden sich häufig bei der Polymerisation oder der radikalischen Substitution.

Nukleare Kettenreaktionen

Neutroneninduzierte Kernspaltung

  Die durch Absorption eines Neutrons ausgelöste Kernspaltung setzt ihrerseits wieder einige Neutronen frei, die weitere Spaltungen auslösen können. Im Kernreaktor wird die Reaktion dabei so gesteuert, dass die Reaktionsrate im Normalbetrieb konstant bleibt (s. Kritikalität). Zum Erhöhen der Leistung wird die Reaktionsrate gesteigert, zum Verringern reduziert. Eine Kernwaffe wird dagegen auf möglichst schnellen Anstieg der Reaktionsrate hin konstruiert.

Das Bild zeigt schematisch eine Spaltungs-Kettenreaktion mit schnell zunehmender Reaktionsrate (hier Verdoppelung in jeder Generation).

Kernfusion

Die Kernreaktion im Fusionsreaktor ist ein Beispiel einer Kettenreaktion im energetischen Sinne. Die Energie des Reaktionsproduktes Neutron wird technisch (z.B. zur Umwandlung in elektrische Energie) genutzt, aber die Energie des anderen Reaktionsproduktes (Alphateilchen) dient zur Plasmaheizung, d.h. sie überträgt sich auf Deuterium- und Tritiumkerne und löst dadurch weitere Fusionsreaktionen aus. Auch hier kann und muss die Reaktionsrate gesteuert werden.

Siehe auch

• Polymerase-Kettenreaktion
• Dominoeffekt
• Laufmasche