Eine Kettenreaktion ist eine physikalische oder chemische Umwandlung, die weitere gleichartige Umwandlungen nach sich zieht, indem entweder eines der Produkte der Einzelreaktion als Edukt der nächsten Reaktion dient oder indem die bei der Einzelreaktion freiwerdende Energie zur Auslösung der nächsten Reaktion dient. Die Reaktionsrate (Zahl der Einzelreaktionen pro Zeiteinheit) kann zunehmen, konstant sein oder abnehmen.
Der Begriff Kettenreaktion wird auch im übertragenen Sinne für eine Abfolge von Ereignissen gebraucht, von denen je eines das nächste auslöst.
Chemische Kettenreaktion
Bei einer chemischen Kettenreaktion, wie etwa der explosiven Verbrennung von Sprengstoffen, löst ein initiales Ereignis (beispielsweise Energiezufuhr durch Licht oder Wärme) die erstmalige Reaktion aus. Dadurch wird wiederum Energie freigesetzt (exotherme Reaktion) und die Reaktion setzt sich fort, bis kein Reaktionsmaterial mehr vorhanden ist oder es zu einer Abbruchreaktion kommt.
Nukleare Kettenreaktionen
Neutroneninduzierte Kernspaltung
Die durch Absorption eines Neutrons ausgelöste Kernspaltung setzt ihrerseits wieder einige Neutronen frei, die weitere Spaltungen auslösen können. Im Kernreaktor wird die Reaktion dabei so gesteuert, dass die Reaktionsrate im Normalbetrieb konstant bleibt (s. Kritikalität). Zum Erhöhen der Leistung wird die Reaktionsrate erhöht, zum Verringern erniedrigt. Eine Kernwaffe wird dagegen auf möglichst schnellen Anstieg der Reaktionsrate hin konstruiert.
Das Bild zeigt schematisch eine Spaltungs-Kettenreaktion mit schnell zunehmender Reaktionsrate (hier Verdoppelung in jeder Generation).
Kernfusion
Die Kernreaktion im Fusionsreaktor ist ein Beispiel einer Kettenreaktion im energetischen Sinne. Die Energie des Reaktionsproduktes Neutron wird technisch (z.B. zur Umwandlung in elektrische Energe) genutzt, aber die Energie des anderen Reaktionsproduktes (Alphateilchen) dient zur Plasmaheizung, d.h.