Fisioa nukleo handietan gertatzen da, energetikak horren alde egiten baitu. Nukleoaren likido-tantaren ereduak fisioaren jatorria ulertzen laguntzen du. Nukleo handi bat bi pusketatan apurtzen denean, bi zati horien Coulomben aldarapen-gaien batura (nukleoaren protoien arteko Coulomb aldarapena adierazten duena) nukleo gurasoari dagokion Coulomben aldarapen-gaia baino txikixeagoa da. Coulomben gai hori soilik kontsideratuz, ondorioztatuko genuke energetikoki aldekoena den fisio-prozesua nukleo gurasoa bi zati berdinetan apurtzea dela. Energiaren beste gaiek ezberdintasun xeheak kontuan hartzen dituzte. Fisio-prozesu errealetan, bi pusketak neurri ezberdinekoak izan ohi dira.

235U isotopoak neutroi termikoak harrapatzean 235U isotopoaren fisio-zatien banaketa. 252Cf isotopoa berez fisionatzean sortutako fisio-zatien banaketa (iturria: EKAIA 20, 54. or.)

Coulomben energiak nukleo handiak ezegonkortzen baldin baditu, nola existi daitezke halako nukleoak? Likido-tanta baten gainazalarekiko proportzionala den energia egoteak desintegrazioaren aurkako langa osatzen du. Energia-gai hori positiboa da, eta nukleoa esferikoa denean minimizatzen da. Hurrengo irudian erakusten dugun segidan, nukleo handi bat —likido-tanta bat bezalakoa eta 235U-ko neutroi-xurgapenaz eratua— bi pusketatan apurtzen da. Pusketak elkarrengandik urrutiratzen hasten direnean, Coulomben energia ez da asko aldatzen, baina gainazala —eta beraz gainazal-energia— hazi egiten da. Pusketak gehiago urrutiratzen diren heinean, gainazal-energiako gaiaren energetikak pusketak banantzearen alde egiten du. Nukleoak bi esfera bilakatuz banantzen direnean, gainazal-energia ez da gehiago aldatzen. Pusketak elkarrengandik urrutiratzen hasten direnean, gainazal-energiaren eta Coulomben energiaren arteko batura handiago egiten da, eta horrek potentzial-langa bat dagoela erakusten du. Uranioaren eta antzeko nukleoen kasuan, langa hori 5 MeV ingurukoa da.

Potentzial-langa bat dagoenez, iragazpen mekaniko-kuantikoa behar da fisioa gertatzeko. Prozesu horri berezko fisio deritzo (adibidez, 252Cf nukleoan gertatzen dena), eta erritmo geldoan gertatzen da. Beste prozesu bat, fisio induzitu deritzona, nukleo pisutsuek, hala nola uranioak, neutroi askeak harrapatzen dituztenean gertatzen da. Sortzen den nukleoa egoera kitzikatu bat da, non neutroi gehituak 5 MeV inguruko lotura-energia duen. Energia hori fisioaren aurkako potentzial-langaren altueraren ordenakoa da, eta nukleo berriak, beraz, fisioa erraz jasateko beste energia du. 233U eta 235U isotopoen kasuan, nukleo berriek, oso neutroi geldoak xurgatuta ere, potentzial-langaren gaineko energia izango dute; fisioa, beraz, ziurtasun osoz gertatuko da. 238U-aren kasuan, neutroiak gutxieneko 1 MeV-eko energia zinetikoa eman behar du; hori ez da gertatuko neutroiak nahikoa energetikoak ez badira. Fisio induzitua garrantzitsua da energia sor dezakeen fisio iraunkorraren erabilpenerako.

Fisio kontrolatua

Fisiotik energia sor daiteke; zeren, protoien arteko Coulomben aldarapenaren ondorioz, uranioan eta antzeko nukleo pisutsuetan neutroietako masaren proportzioa nukleo arinetan baino handiagoa baita. Izan ere, fisio bakoitzean 200 MeV energia askatzen da gutxi gorabehera. Erreakzio nuklearretan askaturiko energia energia termiko bilakatzen da talken bidez, eta energia hori turbinak birarazteko eta energia elektrikoa sorrarazteko erabiltzen da.

Fisio induzituaren prozesua errazago gertatzen da neutroi erasotzaileak geldoak direnean. Fisioaren prozesuan sortzen diren neutroien energia zinetikoa handiegia izan ohi da beste uranio-nukleo batzuen fisio eraginkorra eragin ahal izateko; baina haien energia zinetikoa moteldu egin daiteke nukleo arinak dituzten atomoez osaturiko moderatzaile bateko talken bidez, halako talketan sakabanaturiko neutroiek beren energia zinetikoaren frakzio handi xamarra galtzen baitute. Behin hori gertatuz gero, neutroi horiek beste fisio-prozesu batzuk sorraraz ditzakete. Noski, neutroi batzuek ez dute hala egingo; baina fisio-erreakzio bakoitzean bi edo hiru neutroi sortzen dira, batez beste. Behar adina nukleo fisionagarri (233U edo 235U, adibidez) badaude eta gutxienez neutroi askatuetako batek beste fisio bat sorrarazten badu, prozesuak aurrera jarrai dezake. Beraz, kate-erreakzioa dugu, erreaktore batean gauzatzen dena.

Fisioaren prozesua. 235U-aren neutroi-bonbardaketak sorturiko 236U nukleoa (a)-(b) kasuetan egoera egonkorrean dago; (c)-(d) kasuetan, apurtu egiten da, eta bi nukleo ume sortzen dira. Zenbait neutroi aske ere sortzen dira

Nukleo fisionagarrien nahiz material moderatzailearen kopuru erlatiboak "kontrol-zirien" bidez handiagotuz edo txikiagotuz, erreakzioaren prozesua azelera edo dezelera daiteke, eta, beraz, era egokian kontrola daiteke. Hala ere, frogatu da hondakinak desagerraraztearen arazoa konpontzea zailagoa dela. Hondakin horiek, fisio-pusketak bereziki, erradioaktiboak izan ohi dira, eta haien bizialdiak luzeak dira giza bizitzaren aldean. Erradioaktibitateak kalte genetikoak eta minbizia sor ditzakeenez, hondakin erradiaktiboak modu egokian baztertu behar dira, belaunaldi anitzetan gizaki eta beste izaki bizidunengandik isolatuak iraun dezaten.

Gizakiak fisio nuklearrari eman zion lehen aplikazioa lehergailu atomikoarena izan zen (1945ean, Hiroshima eta Nagasaki); hots, kontrolik gabeko kate-erreakzioa eragin zen. Hala ere, egungo fisio nuklearraren aplikazio garrantzitsuena kate-erreakzio kontrolatuarena da, energia elektrikoa sortzeko fisioko zentral nuklearren bidez (zentral nuklear). Fisioko zentral nuklear bat hiru osagaiz osatuta dago bereziki: erreaktorea, eraikina eta konfinamendu-sistemak, eta turbina-alternadore multzoa. Fisioak erreaktore nuklearrean gertatzen dira, eta horrexek bereizten ditu bereziki zentral nuklearrak bestelako zentral elektrikoetatik. Turbina-alternadore multzoak, berriz, antzekoak dira argindarra sortzen duten zentral elektriko gehienetan. Egun, mundu osoan erabiltzen den energia elektrikoaren % 16 eta Europako energia guztiaren % 33 oinarri nuklearrekoa da.