250px|right|thumb|Поттикнато цепење: при бомбардирање јадро на 235U со бавен неутрон го апсорбира, преминувајќи во нестабилно јадро 236U. За многу кусо се цепи на полесни елементи (производи), а се ослободуваат и 2-3 слободни неутрони и гама-зрачење.
Јадрено цепење, нуклеарна фисија или јадрено делење — јадрена реакција или процес на радиоактивно распаѓање, при кој атомско јадро со голема маса се цепи на помали делови (полесни јадра). Притоа честопати се добиваат слободни неутрони и фотони (во вид на гама-зрачење), а истовремено се ослободува голема количина енергија.
Цепењето на тешки елементи е откриена на 17 декември 1938 г. од Ото Хан и неговиот помошник Фриц Штрасман, а теоретски ја објаснила Лиза Мајтнер со внукот Ото Роберт Фриш во јануари следната година. Името на овој процес му го дал Фриш според простата делба на клетката. Цепењето е егзотермна реакција при која можат да се ослободат големи количества енергија и како електромагнетно зрачење и како кинетичка енергија на деловите (загревање на материјата). За цепењето да резултира со ослободување енергија, вкупната енергија на сврзување на добиените елементи мора да биде понегативна (повисока) од онаа на почетниот хемиски елемент.
Цепењето е вид јадрена трансмутација поради тоа што добиените хемиски елементи се разликуваат од првобитниот атом. Двете нови јадра имаат мали разлики во големината, со однос меѓу масите 3:2 кај честите фосилни изотопи.M. G. Arora & M. Singh (1994). Nuclear Chemistry. Anmol Publications. p. 202.ISBN 81-261-1763-X.Gopal B. Saha (1 November 2010). Fundamentals of Nuclear Pharmacy. Springer. pp. 11–. ISBN 978-1-4419-5860-0. Најголемиот дел од јадрените цепења се бинарни (се расцепуваат два наелектризирани дела), но повремено (2 до 4 пати на 1000 случаи), се добиваат три нови (позитивно наелектризирани) јадра со третично цепење. Големината на најмалото од нив се движи меѓу онаа на протон и јадро на аргон.
Како јадрено цепење се класифицира и спонтаната природна радиоактивност кај изотопи со многу висок масен број. Спонтаното цепење го откриле Фљоров, Петржак и Курчатов во 1940 година во Москва, кога решиле да ја потврдат претпоставката на Бор дека стапката на цепење на ураниумот без неутронско бомбардирање е занемарливо мала, но се покажало спротивното.
Непредвидливиот состав на производите го издвојува цепењето од чисто квантно-тунелските процеси како протонско распаѓање, алфа-распаѓање и распаѓање на тешки честички, при кои секогаш се добиваат истите производи. Со јадреното цепење се добива јадрена енергија која управува со експлозијата на јадреното оружје. Двете употреби ги овозможува својството на т.н. јадрени горива да подлегнат на цепење при судир со неутрони, па како што се распаѓаат емитираат други неутрони. На овој начин се овозможуваат самоодржувачки верижни јадрени реакции кои ослободуваат енергија во јадрен реактор со контролирано темпо или во јадрено оружје, неконтролирано.
Количината на слободна енергија во јадрено гориво е милиони пати поголема од онаа која се содржи во иста маса хемиско гориво (како бензинот), значи јадреното цепење е солиден извор на енергија. Меѓутоа, производите на јадреното цепење се многу порадиоактивни и тоа значително подолго време од тешките елементи кои се добиваат со цепење на хемиските горива, што значи дека се штетни за околината. Сепак, зголемената загриженост за натрупувањето јадрен отпад и деструктивниот потенцијал на јадреното оружје ги засенуваат квалитетите на цепењето како енергетски извор. Тоа истовремено предизвикува постојана политичка дебата околу спорноста на јадрената енергија.
Физички преглед Механизам 250px|right|thumb|Поттикнато цепење - бавните неутрони се апсорбирани од јадрото 235U, кое се цепи на 2 брзи полесни елементи (производи) и неутрони. Енергијата најмногу се ослободува како кинетичка енергија на производите и неутроните Јадреното цепење може да настане без бомбардирање, како вид радиоактивно распаѓање, а наречена е спонтана. Спонтаното цепењето е ретко — се јавува само кај одредени тешки изотопи. Затоа сите јадрени цепења во јадрените направи функционираат на основа на јадрени реакции т.е. процес на бомбардирање кој се јавува како резултат на судир меѓу две субатомски честички или судир на една со јадрото. Тоа значи дека јадрените реакции зависат само од механиката на бомбардирањето, а не од константното експоненцијално распаѓање и периодот на полураспаѓање на спонтаните радиоактивни реакции.
Познати се многу видови јадрени реакции. Меѓутоа, јадреното цепење се разликува поради можноста за засилување, па дури и контролирање преку верижна јадрена реакција (вид верижна реакција). Притоа, неутроните одделени со секое цепење можат да предизвикаат понатамошни цепења и одделување неутрони. Изотопите на елементите кои го одржуваат цепењето се нарекуваат (фосилни) јадрени горива. Најчесто употребувани меѓу нив се 235U (во јадрени реактори) и 239Pu. Горивата се разделуваат на бимодален опсег од елементи, чии два максимума на атомска маса се движат околу 95 и 135 u (цепни производи). Најголем дел од горивата многу бавно поминуваат низ спонтана делба (цепење) преку алфа/бета-синџир на радиоактивно распаѓање кој трае со милениуми, дури и еони. Во јадрените реактори и јадреното оружје цепењето се одвива со честичка-проектил, неутрон, и самиот настанат со цепење кое му претходело на она за кое станува збор.
left|thumb|300px|Производи на цепењето според масата, за цепење со топлински неутрон на 235U, 239Pu (типични за денешните реактори) и на 233U (во ториум реактори).Цепењето во цепните горива е резултат на енергијата на возбуденост на јадрото која се создава при заробувањето неутрон, поради привлечната (резидуална јака) јадрена сила меѓу него и јадрото. Доаѓа до деформирање на јадрото во вид на двојна „капка“, сè додека деловите не се оддалечат еден од друг на растојание каде веќе не дејствуваат јадрените сили. Тогаш двете купчиња нуклеони, со нереверзибилен процес, целосно се раздвојуваат и под дејство на одбивните сили (поради истоимениот позитивен полнеж) уште повеќе се оддалечуваат едно од друго. Слично се случува и со фисибилните изотопи (како ураниум-238), каде за цепење е потребна дополнителна енергија. Неа ја добиваат од брзите неутрони (како оние одделени со јадрено соединување во термојадрените бомби).
Според моделот на капка на јадрото, производите на јадреното цепење по деформацијата треба да бидат со еднакви големини. За објаснување на патот до енергетски поефикасниот исход, кога едниот производ на цепењето е малку помал од другиот, се користи пософистицираниот модел на орбити. Врз основа на овој модел е поставена и теорија за цепењето од страна на Марија Геперт-Маер.
Најчесто е двоичното цепење, со која се добиваат производите споменати погоре, со 95±15 и 135±15 u, но само затоа што е најверојатен процес. Сепак, од 1000 цепења во јадрен реактор, 2-4 се третични, значи одделуваат три нови позитивно наелектризирани јадра (со големина од протон (Z=1) до аргон (Z=18)) и три неутрони. Најмалите делови кои најчесто се добиваат се состојат од 90% хелиум-4 јадра (со повеќе енергија од алфа-честичката), хелиум-6 јадра) и тритони (јадра на трициум). Третичното цепење е поретко, но истата ги произведува хелиум-4 и трициум значајни кај јадрените реактори.S. Vermote, et al. (2008) "Comparative study of the ternary particle emission in 243-Cm (nth,f) and 244-Cm(SF)" in Dynamical aspects of nuclear fission: proceedings of the 6th International Conference. J. Kliman, M. G. Itkis, S. Gmuca (eds.). World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. Singapore.
Енергетика Влезна енергија 150px|right|thumb|Двоичното цепење во модел на капка: Внесената енергија го деформира јадрото прво во форма на дебела пура, па на кикиритка, по што двата дела се одделуваат и оддалечуваат. Според моделот на капка деловите се еднакви (во пракса едното јадро е малку помало). За цепење на тешки јадра потребна е влезна енергија од 7-8MeV за да се совлада јадрената сила (која го држи јадрото во сфер(оид)на форма) и да се оддалечат производите на цепење. Откако растојанието меѓу нив ќе стане преголемо за дејство на јаката јадрена сила, за раздвојување на јадрата се користи енергијата на електромагнетното одбивање на истоимени полнежи. Така се добиваат производи на цепење кои се оддалечуваат еден од друг, со висока енергија.
Околу 6MeV од влезната енергија се добива само со сврзувањето на дополнителен неутрон за тешкото јадро со силната сила, но кај многу од цепните изотопи не е доволна за одвивање на цепењето. Така, ураниум-238 речиси нема јадрен ударен пресек со неутрони чија енергија е помала од 1MeV, па ако не се донесе дополнителна енергија, нема да дојде до цепење, туку само до апсорбирање на неутронот (238U со апсорбирање бавен неутрон само преминува во 239U). Остатокот од потребната енергија за започнување на процесот на цепење се добива со еден од два механизми. Првиот е поголема кинетичка енергија на неутронот-проектил која надминува 1MeV (брз неутрон) и овозможува цепење на фисибилни тешки јадра (на пример, цепење на 238U (видете водородна бомба)). Меѓутоа, ваква реакција многу тешко може да се постигне во јадрен реактор бидејќи и премногу мал дел од неутроните-производи поседува доволно енергија за делотворно цепење на 238U (цепните неутрони имаат мод на енергија од 2MeV, но медијана од само 0.75MeV, од каде следува дека половина од нив немаат доволно енергија).J. Byrne (2011) Neutrons, Nuclei, and Matter, Dover Publications, Mineola, NY, p. 259,ISBN 978-0-486-48238-5.
Меѓу тешките актиноиди постојат изотопи со непарен број неутрони (пр. 235U со 143 неутрони) кои сврзуваат дополнителен неутрон со 1-2MeV енергија повеќе од изотопите со парен број неутрони (пр. 238U со 146). Оваа дополнителна енергија на сврзување е достапна поради механизмот на спарување неутрони. Според Паулиевиот принцип на исклучување, на надворешен неутрон му се дозволува да заземе место во истата јадрена орбитала како последниот неутрон од јадрото така што двата неутрона формираат пар. Поради тоа во ваквите изотопи нема потреба од кинетичка енергија на неутронот бидејќи потребната енергија е веќе добиена со апсорпцијата на брз/бавен неутрон. Подгрупата фисибилни елементи кои можат успешно да извршат цепење со сопствените цепни неутрони (можеби започнувајќи и верижна јадрена реакција) се наречени „цепни.“ Пример за цепни изотопи се 235U и плутониум-239.
Излезна енергија Со еден процес на типично цепење се ослободуваат приближно 200 000 000 eV (200MeV) енергија. Кој изотоп трпи цепење и дали е фисибилен или фисилен има мал удел во количеството ослободена енергија. Тоа го покажува и кривата на енергијата на сврзување (подолу), каде просечната енергија на сврзување на актиноидите, започнувајќи од ураниум, изнесува 7,6MeV по нуклеон. Од истата се забележува и дека енергијата на сврзување на производите на цепењето (кои како помали јадра се наоѓаат полево на кривата) се движи околу 8,5MeV по нуклеон. Значи при секое цепење на изотоп од редот на актиноидите се ослободуваат 0,9MeV енергија по нуклеон од почетниот елемент. При цепењето на 235U со бавен неутрон се добива енергија идентична со онаа при цепење на 238U со брз неутрон. Истото е точно и за ториум и нижите актиноиди.
Спротивно на ова, при една хемиска реакција на оксидација (пр. горење јаглен или ТНТ) се ослободуваат максимум неколку електронволти. Од тука следува дека јадреното гориво има барем 10 милиони пати повеќе употреблива енергија на единица маса од хемиското. Енергијата на цепење се ослободува во вид на кинетичка енергија на производите и фрагментите на цепењето, но и како електромагнетно зрачење (гама-зрачење). Во јадрените реактори оваа енергија се претвора во топлина при судирот на гама-зраците со атомите на реакторот и неговата работна течност (вода, тешка вода или стопена сол).