حدود سه قرن قبل از میلاد مسیح، دموکریت با مطالعه بر روی اشیای پیرامونش، به این نتیجه رسید که اشیا به رغم شکل ظاهری متفاوتی که دارند، از ذرات بسیار ریز و غیر قابل تجزیه‌ای تشکیل شده اند. وی اسم این ذرات را اتم نهاد که در زبان یونانی به معنی نشکن است. دو هزار سال بعد، جان دالتون به این نتیجه رسید که اتم هم قابل تجزیه و شکستن است.
این مسأله به صورت نظریه باقی ماند تا در سال ۱۹۲۷ میلادی، آلبرت انشتن فرمول ۲ E=MC را مطرح کرد و اذعان داشت که «با شکافته شدن اتم، انرژی عظیمی ایجاد می‌شود». در اینجا جرم اتم را با M، سرعت نور را با C، و انرژی را با E نشان داد.
پیشتر، و در سال ۱۸۹۶، هنری بکرل متوجه تابش‌های عجیبی از اورانیوم شد که آن را پرتوزایی نامید و بعد از آن پیر کوری و ماری کوری عنصر رادیوم را کشف کردند که بسیار پرتوزا بود. بررسی‌های بیشتر سه نوع پرتوزایی را نشان داد آلفابتا و گاما.که موجب صدماتی مشابه آفتاب سوختگی و با شدت بیشتر می‌شد.
انواع واکنش‌های هستهای
طرح یک سفینه فضایی که با گداخت هستهای کار می‌کند.
واکنش‌هایی که در یک راکتور انجام می‌گیرد به دو دسته تقسیم می‌شوند:
گداخت هستهای و شکافت هستهای
۱-شکافت هستهای
شکافت هستهای فرآیندی است که بسیار سخت قابل کنترل است. در اواخر دهه ۳۰ و اوایل دهه ۴۰ میلادی بود که برای نخستین مرتبه دانشمندان موفق به ساخت و تولید انرژی هستهای شدند. طولی نکشید که از بمب اتمی در جنگ جهانی دوم نیز استفاده شد.
در واقع می‌توان هستهٔ یک «اتم» را با یک «نوترون» به دو جز کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه‌ای است که در مورد ایزوتوپ‌های اورانیوم-۲۳۵ و اورانیوم-۲۳۳به کار می‌رود. در اینجا هستهٔ یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم می‌شود.
۲-گداخت هستهای
گداخت هستهای فرآیندی است که در آن دوتریوم و ترتیوم ترکیب شده و تبدیل به هلیوم می‌شوند. در اینجا می‌توان با استفاده از دو اتم کوچکتر که معمولاً هیدورژن با ایزوتوپ‌های هیدورژن (مانند دوتریوم و تریتیوم) هستند، یک اتم بزرگ مثل هلیوم یا ایزوتوپ‌های آن را تشکیل داد. این همان شیوه‌ای است که در خورشید و ستارگان برای تولید انرژی به کار می‌رود.
ادوارد تلر را می‌توان از بنیانگذاران این رشته از فناوری دانست.
مثالهایی از فناوری هستهای
نیروگاه هستهای
نیروگاه‌های هستهای را می‌توان مهمترین کاربرد از فناوری هستهای نامید که بدون تولید گازهای آلاینده به تولید برق می‌پردازند.
گرمای حاصل از واکنش هستهای در محیط راکتور هستهای تولید و پرداخته می‌شود. بعبارتی در طی مراحلی در راکتور این گرما پس از مهارشدن انرژی آزاد شده واکنش هستهای تولید و پس از خنک سازی کافی با آهنگ مناسبی به خارج منتقل می‌شود. گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک سازی بعنوان خنک کننده بکار می‌رود را به بخار آب تبدیل می‌کند. بخار آب تولید شده ، همانند آنچه در تولید برق از زعال سنگ ، نفت یا گاز متداول است، بسوی توربین فرستاده می‌شود تا با راه اندازی مولد ، توان الکتریکی مورد نیاز را تولید کند. در واقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشین دیگ بخار در نیروگاه‌های معمولی شده‌است.
نیروگاه‌ها کاربردهای وسیعتری در زمینه‌های دیگر مانند حمل نقل زیردریایی‌ها ٬ ناوهای دریایی، سفینه‌های فضایی، و غیره نیز دارند.
سلاح هستهای
اولین بار از سلاح هستهای که یکی از کاربردهای مخرب فناوری هستهای است در ۱۶ ژوئیه ۱۹۵۴ برای بمباران دو شهر ژاپنی هیروشیما وناگازاکی توسط آمریکا استفاده شد پروژه‌ای که ساخت چنین بمبی را دنبال می‌کرد پروژه منهتن نام داشت.
در طول جنگ سرد بارها کشورهای آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی اقدام به افزایش توان تسلیحاتی خود نمودند
کاربردهای پزشکی
در حال حاضر، علاوه بر استفاده از روش‌های تصویربرداری، درمان بیماری‌های سرطانی با رادیوداروها و پرتودرمانی نیز انجام می‌شود.
به طور کلی، در پزشکی هستهای از مواد رادیوایزوتوپ برای شناسایی و تشخیص و درمان بیماری‌ها در سطح سلولی و مولکولی استفاده می‌شود.
کاربردهای صنعتی
توانایی عبور پرتو گاما از سنگ‌ها به ما کمک می‌کند منابعی مانند نفت و گاز را شناسایی کنیم.[۲]
از مواد هستهای مانند سزیم ۱۳۷ برای شناسایی چگالی آسفالت٬ خاک و بتن استفاده می کنیم.
تکنیکهای هستهای همنچنین برای شناسایی حوزه‌های آب زیر زمینی هدایت آبهای سطحی و زیر زمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هستهای کاربرد دارد.
کاربردهای تجاری
یک حسگر دود ازآمرسیوم-۲۴۱ , که یک منبع واپاشی آلفاست تشکیل شده است. ترتیوم و فسفر به هنگام دود شروع به اعلام خطر می‌کنند و مزیت این نوع حسگرها قابلیت دید در تاریکی است.
صنایع غذایی، دامپزشکی، و دامپروری
در پژوهش‌های کشاورزی، با پرتودهی نوعی مگس آفت نر، او را عقیم می‌کنند.
از پرتوزایی هستهای برای از بین بردن میکروبها ویروسها باکتریها و قارچها استفاده می‌شود
تکنیکهای هستهای در حوزهٔ دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماری‌های دامی، تولید مثل دام، تغذیهٔ دام، اصلاح نژاد، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.
تشعشعات هستهای کاربردهای زیادی در کشاورزی دارد که مهمترین آنها عبارتست از:
- موتاسیون هستهای ژن‌ها در کشاورزی
- کنترل حشرات با تشعشعات هستهای
- جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
- انبار کردن میوه ها
