A hatáskeresztmetszet egy felület dimenziójú mennyiség, amely azt mutatja mekkora "felületet" mutat az adott atommag az adott részecskével egy bizonyos nukleáris reakcióra.
Ez függ az atommagtól, a bombázó részecskétől, annak energiájától, valamint más és más különböző reakciókra.
Ezek a reakciók sokfélék lehetnek, szóródás, rugalmatlan szóródás, befogás, más részecske kilökődése, hasadás.
Természetesen az atommag nem más más méretű, ez a "felület" csak a reakció valószínűségét mutatja.
A hatáskeresztmetszet mértékegysége a barn, ami 1*E-24 cm2.
A nukleáris fizikában a neutronok kölcsönhatása az atommagokkal egy külön fejezet, hiszen a nukleáris iparban a neutronok kölcsönhatásainak van a legnagyobb szerepe.
Szemléltessük ezt az urán példáján.
Az urán két izotópjának hasadási hatáskeresztmetszete termikus neutronok esetén. (energia 0.025 eV)
U-235  500 barn, az U-238 pedig 1E-5 barn.  Vagyis az U-238 nem hasad termikus neutronokra, azonban ha a neutronok energiája 1.5 MeV lesz, akkor ennek a reakciónak a hatáskeresztmetszete megnő. Ezt úgy fogalmazzuk, hogy az U-238 hasadásának küszöbenergiája neutronokra 1.5 MeV.
Azonban a hasadás mellett a neutronok befogása is folyik. Az U-235 neutron befogása 86 barn, míg a U-238 atommagé 2.4.  Ez azt jelenti hogy termikus neutronok esetén az U-235 atommagok kb egy hatoda nem hasad el hanem U-236 lesz belőle.  Az U-238 pedig kicsi valószínűséggel, de befogja a neutronokat, U-239, majd Np-239 aztán Pu-239 lesz belőle.  Belátható, hogy megfelelő moderálással, már a természetes uránban is lehetséges az önfenntartó láncreakció. A természetes víz erre nem alkalmas, mert bár nem túl nagy mértékben, de befogja a hidrogén atom a neutronokat. A nehézvíz már igen, mert a deutérium sokkal kevésbé teszi ezt, az oxigén-16 pedig nem fog be neutront.
Befogási hatáskeresztmetszetek  H - 0.08 barn, D - 0.0009 barn, O16 - 0 barn.
A fűtőelemekben azonban a neutronok még csak részben lassulva az urándioxid urán és oxigén atommagjain, a rezonancia neutronok energiáján (1-100 eV) reakcióba lépnek az uránnal. Az U-235 hasadási hatáskeresztmetszete 271 barn, míg az U-238 befogási hatáskeresztmetszete 270 barn. Vagyis erős moderálás nélkül nem fog elindulni a reakció természetes uránban, csak nagyon erős dúsítás esetén.
Ha azonban tiszta U-235 akkor az atomrobbanás lesz, mert az U-235 hasadási hatáskeresztmetszete minden neutron energiára nagyobb mint befogásra. Persze ennek van egy feltétele, hogy annyi urán legyen együtt, hogy a neutronok többsége ne szökjön ki hasadás kiváltása nélkül.  Ez attól függ mennyi urán van együtt és milyen alakban.  Az U-235 kritikus tömege gömb alakban 25 kg.  Plutónium-239 esetén 2 kg.
Ha erős a dúsítás és gyenge a moderálás, akkor létrehozható az úgynevezett gyorsreaktor.

De az egy másik poszt témája.

Vannak olyan atommagok, amelyek extra nagy mértékben fogják be a neutronokat, mint például a xenon-135, amelynek befogási hatáskeresztmetszet 1 millió barn!!.  Ez az atommag sajnos atomreaktorokban is képződik, ez egy úgynevezett reaktorméreg.  Ez az az izotóp, amely részben oka a csernobili balesetnek.

De ez egy újabb poszt lesz.