Kodolfizika

Kodolfizika ir fizikas nozare, kas pēta atoma kodola uzbūvi, īpašības un pārvēršanās procesus.
Divdesmitā gadsimta sākumā, kad Īzaka Ņūtona klasiskā mehānika vairs nespēja izskaidrot procesus atoma mērogos un ātrumus, tuvus gaismas ātrumam, sāka attīstīties modernā fizika. Radās kvantu mehānika un Einšteina relativitātes teorija. Attīstījās no atomfizikas atšķirīga nozare - kodolfizika, kas pēta atoma kodolu un procesus tajā.
Gan kodolu dalīšanās, gan kodolsintēzes procesos tiek iegūta milzīga enerģija. Kodolfizikas atklājumus sāka izmantot militārās struktūras, un tika radīti kodolieroči. Mūsdienu enerģētikā kodolu dalīšanās procesā izdalīto siltumuu izmanto, ražojot elektrību kodolspēkstacijās.

Protoni un neitroni

Pirmo hipotēzi par atoma uzbūvi, kura ir spēkā arī mūsdienās, izvirzīja padomju zinātnieks Dmitrijs Ivaņenko un vācu fiziķis Verners Heizenbergs 1932.g. Šī hipotēze skanēja šādi: „Visu atomu kodoli sastāv no protoniem un neitroniem.”
1911.g. protonus atklāja angļu fiziķis Ernests Rezerfords. Protons tiek uzskatīts par elementārdaļiņu, kura masa ir 1.673*10⁻²⁷ kg. Ir pierādīts, ka protona masa ir par 1836 reizēm lielāka nekā elektrona masa. Protons sastāv no pozitīvi lādētiem elektriskiem lādiņiem un tā vērtība ir vienāda ar elektrona lādiņu. Visvienkāršākais atoms ir ūdeņradis un tā kodols sastāv no viena elektrona, tas nozīmē, ka protons ir identisks ūdeņraža atoma kodolam.
1932.g. neitronus atklāja angļu fiziķis Džeimss Čedviks. Neitrons tiek uzskatīts par elementārdaļiņu, kura masa ir 1.675*10⁻²⁷ kg. Pierādās, ka neitrona masa no protona masas atšķiras tikai par 2.5 elektronu masas. Neitrona nosaukums jau liecina, ka tas ir elektroneitrāla daļiņa. Pirmos neironus ieguva kodolreakcijās, kad berilija tika apstarots ar alfa daļiņām. Bet tos bija grūti novērot, jo tiem nebija elektriskā lādiņa un tie ļoti vāji jonizēja gāzes. Tagad neitronus novēro galvenokārt pēc protoniem, kurus tie izsit no vielām, kas satur daudz ūdeņraža atomu piemēram, parafīns.

Alfa, bēta un gamma starojums

Pierādīts, ka radioaktīvo vielu sabrukšanā no kodola tiek izstarots alfa, bēta un gamma starojums, bet par kodola sastāvdaļām tās nevar uzskatīt. Tomēr zināmā mērā alfa daļiņas var uzskatīt par kodola sastāvdaļu. Tās sastāv no 2 protoniem un 2 neitroniem. Novērots, ka protoni un neitroni ir ļoti cieši sasaistīti, un smagāko atomu kodolos kāda daļa neitronu un protonu veido strukturālus elementus, kuri ir līdzīgi alfa daļiņām.
Bēta daliņas un gamma starojums kodolā nevar atrasties. To apstiprina kvantu mehānikas likumi. Bet šīs daļiņas veidojas no kodola matērijas, kas veidojas radioaktīvo vielu sabrukšanas laikā un ko apstiprina enerģijas nezūdamības likums.

Atomskaitlis un masas skaitlis

Bieži vien atomu un to kodolu masu mēra atommasas vienībās (u). Tā ir ārpussistēmu vienība, kura vienāda ar 1/12 no oglekļa atomu masas. 1 u ir 1.6606*10⁻²⁷kg. Tādēļ aprēķināts, ka protona masa ir 1.0073 u un neitrona masa ir 1.0086 u.
Kodolu apzīmē ar attiecīgo elementa simbolu. Pie simbola pieraksta divus skaitļus, kurus apzīmē ar burtiem Z un A. Z ir kārtas skaitlis jeb atomskaitlis, ko raksta kodola simbola kreisajā pusē apakšā. Tas ir vienāds ar protona skaitu kodolā un ar kodolam atbilstošo elementa kārtas numuru Dmitrija Mendeļejeva Ķīmisko elementu periodiskā tabulā. Masas skaitli A raksta kodola simbolu kreisajā pusē augšā, tas ir vienāds ar protona un neitrona kopējo skaitu kodolā. Neitrona skaitu apzīmē ar simbolu N un masas skaitli aprēķina pēc formulas: A=Z+N.
Tā ka protona un neitrona masa ir aptuveni 1u, tad ķīmisko elementu atommasas ir aptuveni vienādas ar atbilstošo atomu kodolu masas skaitļiem. Trīs faktori nosaka, ka elementu atommasa ir daļskaitlis: 1) protonu un neitronu masas ir vienādas tikai aptuveni ar 1 u, 2) izotopu eksistence, 3) masas defekts.

Izotopi

Par izotopiem uzskata tādus atomus, kuru kodols ir viens un tas pats protonu skaits Z, bet dažāds neitronu skaits N. izotopiem ir dažādi masas skaitļi. Termins izotops veidots tulkojumā no sengrieķu valodas: isos — vienāds un topos — vieta. Tādējādi visi izotopi atrodas vienkopus Dmitrija Mendeļejeva elementu periodiskajā sistēmā. Izotopiem ķīmiskās īpašības nosaka kārtas skaitlis un šīs īpašības ir vienādas, bet fizikālās īpašības nedaudz atšķiras. Dabiskajos atomu sakopojumos dažādo izotopu daudzumu attiecība ikvienā elementā vienmēr ir stingri noteikta. Tādēļ ir noteikta vidējā atommasa , kura ir norādīta Dmitrija Mendeļejeva elementu periodiskajā sistēmā. Piemēram, ūdeņradim ir trīs izotopi, kuru atomu kodoli tiek apzīmēti šādi: ¹₁H, ²₁H un ³₁H. Izotopi, kuriem ir atomu kodoli ir ¹₁H sauc par parasto ūdeņradi, un tas dabiskajā ūdeņradī sastāda 99.985% no visa ūdeņraža masas. Bet izotopu, kuru atomu kodoli ir ²₁H, sauc par smago ūdeņradi jeb deitēriju. Deitērija kodolā atrodas protons un neitrons; tas dabiskajā ūdeņradī aizņem 0.015%. Ūdeni, kuram ūdeņraža vietā ir deitērijs sauc par smago ūdeni; tā blīvums ir 1.104*10³ kg/m3, kušanas temperatūra ir 276.97 K, bet vārīšanās temperatūra ir 374.59 K. Parastā ūdens sastāvā aptuveni ir 0.02% smagā ūdens.

Kodolspēki

Starp kodolā esošiem neitroniem un protoniem darbojas kodolspēks jeb stiprā mijiedarbība. Šī ir visspēcīgākā no četrām dabā zināmajām mijiedarbībām. Kaut arī starp protoniem un neitroniem, kurus visus sauc par nukloniem, darbojas arī gravitācijas spēks, tas uzskatāms par visvājāko mijiedarbību dabā. Kodolos gravitācijas spēku darbība ir tik minimāla, ka tā neietekmē ne protonus ne neitronus. Elektromagnētiskās mijiedarbības atgrūšanas spēki, kas darbojas starp protoniem, gan ir pietiekamu lieli, tomēr arī tos pārspēj stiprās mijiedarbības radītā pievilkšanās starp nukloniem.
Stiprā mijiedarbība vienādi darbojas starp visiem nukloniem — kā starp protoniem, tā arī neitroniem. Lielākā atšķirība starp stipro mijiedarbību un gravitācijas un elektromagnētiskajiem spēkiem ir šo spēku atšķirīgā izmaiņa atkarība no attāluma. Ja gravitācijas spēki un elektromagnētiskie spēki samazinās apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam, (~ 1/r²), tad stiprās mijiedarbības spēki samazinās daudzkārt straujāk un to nosaka likums, ko izsaka eksponentfunkcijas. Tādēļ kodolspēku darbība izbeidzas jau dažu fermi attālumā (1 fermi = 1.0 x 10⁻¹⁵ m) attālumā no nukloniem. Tas arī nosaka kodola izmērus - tie ir ar kārtu 1.0 x 10⁻¹⁵ m. Kodolos notiekošo procesu teorija nav vēl pilnībā izstrādāta.

Saites enerģija

Nuklonu saites enerģija (nuclear binding energy) raksturo nuklonu piesaisti kodolā.
Saites enerģija ir enerģija, kas jāpievada nukloniem, lai tie kļūtu brīvi. Tādēļ saites enerģiju izmanto kodola stabilitātes raksturošanai. Lai novērstu nuklonu skaita ietekmi uz konkrēta kodola stabilitātes aprakstu, izmanto viena nuklona saites enerģiju jeb īpatnējo saites enerģiju. Ja ΔEₛ — kodola pilnā saites enerģija un A — kodola masas skaitlis (nuklonu skaits kodolā), tad izmanto šādu formulu:

Eₛ = ΔEₛ/A.
Kodola stabilitāti raksturo nuklona īpatnējās saites enerģijas daudzums, kas jāpievada viena nuklona atbrīvošanai.
Mazāka īpatnējā saites enerģija ir pašiem vieglākajiem un smagākajiem kodoliem. Vieglajiem kodoliem tā ir mazāka tādēļ, ka tajā savstarpēji iedarbojas mazāks skaits nuklonu. Bet smagajos kodolos šīs saites enerģiju mazina protonu elektromagnētiskā mijiedarbība jeb atgrūšanas spēks. Atgrūšanas potenciālā enerģija ir pozitīva, tādēļ mijiedarbības enerģija ir mazāka. Lai iegūtu kodolenerģiju, izmanto šo saišu enerģijas atšķirības.

Kodolsintēze

Ja apvienojas vairāki vieglie kodoli, tad palielinās saites enerģija, kura ir negatīva un pārpalikusī enerģija izplatās apkārtējā vidē. Šādu parādību var novērot kodolsintēzes jeb kodoltermiskajās reakcijās.
Kodoltermiskās reakcijas nepārtraukti notiek uz Saules. Lai šo reakciju varētu realizēt ir nepieciešama ļoti augsta temperatūra apmēram 10⁸ K. Tik augstu temperatūru uz Zemes var iegūt tikai kodolieroču sprādzienā. Kodolieroču veidu, kura darbības pamatā ir kodoltermiskās reakcijas, sauc par ūdeņraža bumbām. Jau ilgstoši tiek strādāts pie tehniskiem projektiem, lai nodrošinātu vadāmu kodolsintēzes procesu. Tā rezultātā būtu iegūta neierobežota enerģija, lai to izmantotu cilvēces vajadzībām.

Kodoldalīšanās

Smago kodolu dalīšanās reakcijā to enerģijas saites palielinās. Šajā reakcijā veidojas lieka enerģija, kura izplatās apkārtējā vidē. Šādas reakcijas veidojas kodolreaktoros. Šāda tipa reakcijas ir izdevies padarīt vadāmas un tās ir pamatā kodolspēkstaciju jeb atomelektrostaciju darbībai.

Masas defekts

Alberts Einšteins savā Speciālā relativitātes teorijā pierādīja, ka masa un enerģija ir saistīti lielumi. Šo pamatojumu apstiprina masas—enerģijas ekvivalences likums, kas nosaka, ka jebkurai masai piemīt enerģija un otrādi. Šī apgalvojuma formula ir tāda:

E = mc²
E ir ķermeņa pilnā masa, m ir noteiktā objekta masa, c ir gaismas ātrums vakuumā (3*10⁸ m/s). Novērots, ka kodolam veidojoties, nukloni zaudē saites enerģiju un pēc masas—enerģijas ekvivalences likuma tie zaudē arī daļu no masas. Tādēļ atoma kodola masa ir daudzreiz mazāka nekā tās veidojošo nuklonu masa summa. Tā kā kodolā ir Z protoni un A — Z neitroni, tādēļ nuklonu masa sumu un kodola masas starpību sauc par masas defektu un to apzīmē ar Δm. Šīs starpība formula ir šāda:

Δm = Zmₚ + (A — Z)*mₙ - mₖ
mₚ ir protonu masa, mₙ ir neitronu masa un mₖ ir kodola masa.
Izmantojot masas—enerģijas ekvivalences likuma formulu, saites enerģijas un masas defekta sakarību var uzrakstīt šādi:

ΔEₛ = Δmc²
Masas defektu kodoliem ir viegli aprēķināt, tādēļ šo sakarību var izmantot, lai aprēķinātu kodolu saites enerģiju un īpatnējo saites enerģiju.

Smago kodolu dalīšanās

Tā kā smagajiem kodoliem īpatnējā saites enerģija ir mazāka nekā vidējās masas kodoliem, daži smagie kodoli spēj patstāvīgi pāriet no nestabila stāvokļa, kurā tiem ir lielāka enerģija, stabilākā stāvoklī, kurā tiem ir mazāka enerģija. Tāda pāreja notiek smagajam kodolam sadaloties vidējas masas kodolos vai arī izstarojot dažas elementārdaļiņas. Šīs pārejas rezultātā izdalās liekās saites enerģija. Lai gan atsevišķiem kodoliem izdalītā enerģija ir relatīvi liela mikropasaules mērogā, bet tā ir niecīga salīdzinot ar ikdienas dzīvē vajadzīgajiem enerģijas daudzumiem.
Dabiskos apstākļos dabiskie radioaktīvie elementu atomi sabrūk samērā reti, bet, ja vienlaikus sabrūk liels skaits šo kodolu, ko var iegūt mākslīgi ar kodolreakciju palīdzību, var iegūt lielu enerģija daudzumu. Šīs sabrukšanas procesā radioaktīvās vielas daļiņu skaits samazinās. Samazināšanās ir atkarīga no laika pēc likuma, kuru matemātiski izsaka šāda formula:

N = N₀e-λt
N₀ ir sākotnējais daļiņu skaits; λ ir sabrukšanas konstante; t ir laiks; e ir skaitlis 2.71828.
Sabrukšanas konstante ir vienāda ar varbūtību, ka noteikts šīs radioaktīvās vielas atoma kodols sabruks nākamajā laika vienībā. Tas norāda, ka sabrukšanai ir gadījuma raksturs, un to nosaka tikai atoma kodola struktūra.
Radioaktīvajām vielām sabrukšanas konstante λ ir stingri noteikts lielums, bet bieži tās vietā izmanto pussabrukšanas periodu T. Pussabrukšanas periods ir laika posms, kurā sabrūk puse no dotā radioaktīvās vielas daudzuma. Lai aprēķinātu pussabrukšanas periodu izmanto formulu N=N₀e-λt, kurā t ir T, tad gala formula ir šāda:

N = N₀/2
Tas nozīmē, ka starp pussabrukšanas periodu un sabrukšanas konstanti pastāv šāda sakarība:

T = 0.693/λ
No šīs formulas var izveidot arī šādu sakarību:

Nₙ = Nₒ/2ⁿ,
kur Nₙ ir daļiņu skaits pēc n pussabrukšanas periodiem.

Kodolreakcijas

Kodolreakcija ir process, kurā mainās atoma kodols. Šādās reakcijās var notikt kodolu apvienošanās vai sadalīšanās, elementārdaļiņu absorbcija vai izstarošana, divu kodolu apvienošanās, pēc kuras notiek kodola dalīšanās utt.. Kodolreakciju var pierakstīt līdzīgi ķīmiskajai reakcijai. Vispārīgā veidā to var uzrakstīt šādi:
ᴬ¹XZ1  +  ᴬ²YZ2 → ᴬ³UZ3  +  ᴬ⁴VZ4, 
Kur X un Y ir atomu kodoli pirms reakcijas, bet U un V — reakcijā radušies kodoli.
Tāpat kā ķīmiskajās reakcijās arī kodolreakcijās ir spēkā visi nezūdamības likumi. Elektriskā lādiņa nezūdamības likums ir spēkā tikai tad, ja protonu (vienīgās lādētās daļiņas kodolā) skaits nemainās, tas ir, kārtas skaitļu summa pirms reakcijas vienāda ar kārtas skaitļa summu pēc reakcijas:

Z₁  +  Z₂ = Z₃  +  Z₄.
Tā kā šajā reakcijā nukloni no jauna nerodas un nezūd, tad ir spēkā arī nuklonu skaita nezūdamības likums, pēc kura masas skaitļu summa pirms reakcijas vienāda ar masas skaitļu sumu pēc reakcijas:

A₁ + A₂ = A₃  +  A₄.
Arī pārējie nezūdamības likumi, piemēram, enerģijas nezūdamības likums un impulsa nezūdamības likums, ir spēkā un tiek izmantoti kodolreakciju pētīšanas procesā, bet pierakstā tas nav uzrādīts.
Pirmo reizi kodolreakciju realizēja E. Rezerfords 1919.gadā, apstarojot slāpekli ar α daļiņām Vilsona kamerā. Šīs reakcijas rezultātā ieguva slāpekļa un ūdeņraža atomu kodolus. Šo reakciju pieraksta šādi:
¹⁴N₇ + ⁴H₂ → ¹⁷O₈  +  ¹H₁.
Radioaktīvo sabrukšanu, kurā no kodola X tiek izsviesta α daļiņa, vispārīgā veidā var pierakstīt šādi:
ᴬXZ → ⁴He₂  + ᴬ⁻⁴YZ-2. 
Kodolam Y, kas rodas šajā procesā, kārtas skaitlis ir par 2 un masas skaitlis par 4 vienībām mazāks nekā sākotnējam kodolam.
Bēta sabrukšanas kodolam X vispārīgais pieraksts ir šāds:
ᴬXZ → e₋₁ + ᴬYZ+1
kur ar e₋₁ apzīmēts elektrons.
Kodolam Y, kas rodas reakcijā, masas skaitlis nemainās, jo nemainās nuklonu skaits, bet kārtas skaitlis pieaug par vienu vienību. Kodolam zaudējot negatīvo lādiņu, tā pozitīvais lādiņš palielinās. Kodolam Y masa tomēr ir mazāka nekā atomam X. Bet tā kā elektrona masa salīdzinājumā ar nuklonu masu ir daudzkārt mazāka, tad atommasas vērtība mainās tikai ceturtā zīmē.
Gamma sabrukšanā kodola sastāvs nemainās. Kodols tikai izstaro lielu enerģiju kvanta veidā. Ievērojot masas—enerģijas ekvivalences likumu, mainās tikai atbilstošā atommasa, bet Z un A paliek nemainīgi.

Kodolenerģijas iegūšana

Dabiskajos kodolpārveidošanās procesos izdalītā enerģija ir niecīga. Tāpēc šos procesus nevar izmantot, lai iegūtu enerģiju praktiskajām vajadzībām. Zemes evolūcijas procesā ātri sabrūkošie kodoli jau ir sabrukuši, bet palikušajiem kodoliem, kuriem ir liels pusabrukšanas periods, sabrukšanas process noris tik lēni, ka tie nespēj izdalīt kaut cik ievērojamus enerģijas daudzumus. Lai iegūtu enerģiju, nestabilie smagie kodoli ir jāierosina dalīties tā, lai viena kodola dalīšanās izraisītu citu kodolu dalīšanos. Tādējādi veidojas ķēdes reakcija.

Kritiskā masa

Lai ķēdes reakcija varētu norisināties, neitronu pavairošanas koeficientam jābūt lielākam par vienu. Par neitronu pavairošanas koeficientu sauc attiecību starp reakcijā radušos neitronu skaitu un reakcijā patērēto neitronu skaitu. Tas nozīmē, ka neitronu zudumi, kas rodas, piemaisījumu atomiem absorbējot neitronus un neitroniem izlidojot no radioaktīvās vielas, nedrīkt pārsniegt jaunradīto neitronu skaitu. Lai novērstu neitronu izlidošanu, izotopa gabala masai jābūt pietiekami lielai. Kā zināms no ģeometrijas, palielinoties ķermeņa izmēriem, ķermeņa virsmas laukums pieaug lēnāk nekā tilpums. Tāpēc mazos kodoldalāmā materiāla gabalos ķēdes reakcija nevar rasties, jo gabala relatīvi lielās virsmas dēļ neitroni pagūst izlidot, pirms tie ir ierosinājuši jaunu kodolu dalīšanos. Minimālo dalāmā materiāla masu, kurā var sākties ķēdes reakcija, sauc par kritisko masu. Spontānās dalīšanās procesā radušies neitroni momentāni izraisa ķēdes reakciju jebkurā kodoldalāmā materiāla gabalā, kura masa ir lielāka par kritisko masu.

Atombumba

Par atombumbu sauc ierīci, kurā notiek ļoti strauja atomu kodolu dalīšanās ķēdes reakcija. Šajā reakcijā gandrīz momentāni izdalās ļoti daudz enerģijas. Tā ir reakcijas produktu kinētiskā enerģija, kas rada lielu spiedienu un temperatūru, kā arī radioaktīvā starojuma (galvenokārt gamma starojuma) enerģija.
Atombumbu izgatavo no diviem vai vairākiem kodoldalāmā materiāla gabaliem. Katra gabala masa ir mazāka par kritisko masu. Izraisot sprādzienu, gabalus savieno kopā, lai kopējā masa būtu lielāka par kritisko masu. Sprādziena lietderības koeficients ir jo lielāks, jo īsākā laika sprīdī notiek gabalu savienošanās. Tāpēc parasti to izdara, uzspridzinot ķīmisko sprāgstvielu. Šādas atombumbas sprādziena spēku var mainīt tikai nelielās robežās, jo to nosaka kritiskā masa. Atombumbās par dalāmo materiālu parasti izmanto urānu ²³⁵ ₉₂U vai plutoniju ²³⁹₉₄ Pu.
Atšķirīgi darbojas ūdeņraža bumba jeb kodoltermiskā bumba. Sprādienā atbrīvojas vieglo elementu kodolsintēzes radītā enerģija. Ūdeņraža bumbas sprādzienā izdalēs daudz lielāka energija nekā atombumbu sprādzienā.

Kodolreaktori

Lai ķēdes reakcija noritētu nevis sprādziena veidā, bet mierīgi, un iegūto enerģiju varētu izmantot praktiskām vajadzībām, izmanto ierīces, kuras sauc par kodolreaktoriem.
Tā galvenā sastāvdaļa ir kodoldegviela, kas parasti ir dabīgais urāns, bagātināts ar urāna izotopu ²³⁵₉₂U. Urāna ²³⁵₉₂U vietā var lietot arī plutoniju ²³⁹₉₄Pu. Kodoldegvielas stieņus apņem neitronu palēninātājs (neutron moderator). Par palēninātāju parasti izmanto ķīmiski tīru ūdeni. Var izmantot arī smago ūdeni, grafītu un citas vielas, kas mazās atommasas dēļ neitronus palēnina, bet tos neabsorbē. Ūdens izdevīgs tāpēc, ka tas vienlaikus izmantojams arī par siltuma novadītāju un tas dzesē reaktoru. Tā kā šis ūdens var būt radioaktīvs, to ievada siltummainī, kur tas sakarsē ūdeni citā cirkulācijas ķēdē, kur ūdens nav radioaktīvs. Šī ūdens tvaiks tiek izmantots tvaika turbīnas darbināšanai, kura savienota ar strāvas ģeneratoru. Tādējādi kodolenerģija ar siltuma starpniecību pārvēršas elektroenerģijā.
Reaktora darbību regulē ar vadīšanas stieņiem, kas izgatavoti no vielas, kura spēcīgi absorbē neitronus, piemēram, kadmijs, bora karbīds u.c. Kad reaktors nedarbojas, vadīšanas stieņi ir dziļi iegremdēti reaktorā un neitronu pavairošanas koeficients ir mazāks par vienu. Reaktoru iedarbina, stieņus izvelkot no reaktora tik tālu, lai neitronu pavairošanas koeficients kļūtu aptuveni vienāds ar vienu. Tādā gadījumā neitroni, kas rodas laika vienībā, tiek arī šajā laika vienībā absorbēti, un reakcijas ātrums nemainās. Vadīšanas stieņu pārbīdi regulē automātiskas ierīces. Neitronu pavairošanas koeficients nedrīkst ievērojami pārsniegt vienu, jo tādā gadījumā reakcija pārvērstos sprādzienā.
Reaktora drošību garantē avārijas stieņi. Tie tāpat gatavoti no vielām, kuras absorbē neitronus. Ja neitronu pavairošanas koeficients kļūst lielāks par vienu, avārijas stieņi automātiski tiek iebīdīti reaktorā tik tālu, lai ķēdes reakcija aprimtu.
Apkalpojošo personālu no radioaktīvā starojuma pasargā bioloģiskā aizsardzība. Tā ir bieza (1 m un vairāk) īpaša sastāva betona siena, kas no visām pusēm apņem reaktoru. Jonizējošais starojums šādai sienai praktiski cauri izspiesties nevar. Vēl bez tam par apkalpojošā personāla drošību rūpējas dažādas radioaktīvā starojuma novērošanas ierīces, kuras dod brīdinājuma signālu, kad starojums pārsniedz pieļaujamās robežas.

Atombaterijas

Ir izgatavoti arī strāvas avoti - atombaterijas, kurās jonizējošais starojums tieši, bez siltuma starpniecības rada elektrisko enerģiju (līdzīgi kā fotoelementos) Tām ir pielietojums autonomos kosmosa aparātos un zinātniskajās stacijās, kur starojums neapdraud cilvēkus.