裂变反应 百科内容来自于: 百度百科

核裂变,是一个重原子的原子核分裂为两个或更多较轻原子核、并在分裂时两到三个自由中子并释放巨大能量的过程。裂变时释放的能量是相当巨大的,1千克铀-235的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时),与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。
热中子(它的动能跟常温下气体分子的动能差不多)进入一些具有奇数中子的重原子核(23592U,23392U,23994Pu)内时,裂变就可能发生。重核分裂时产生两个较小的核和两个或更多个中子
(23592U平均产生2.5个中子)以及许多能量。典型的核裂反应如有:
23592U10n—→14156Ba9236Kr310n 能量
23592U10n—→10342Mo13150Sn210n 能量
式中10n是中子。
从上面的核反应方程来看,同一种核可能不只按一种方式分裂。裂变产物如14156Ba和9236Kr还能放射β粒子(0-1e)和γ射线(00γ),直到最后变成稳定的同位素。
14156Ba—→0-1e 00γ 14157La
9236Kr—→0-1e 00γ 9237Rb
这些反应的产物还能继续放出β粒子,在几个步骤之后,变成稳定的同位素,分别为14159Pr和9040Zr。
能裂变的23592U在天然铀矿中只占0.7%,其余的99.3%都是不能被热中子分裂的23892U。反应堆里用的铀棒是天然浓缩铀(铀235的含量占2~4%)制成的。裂变产生的是速度很大的快中子,很容易被铀235俘获而不发生裂变,必须设法把快中子变为慢中子。因此,要在铀棒周围放上叫做减缓剂的物质,它们不吸收或很少吸收中子,使快中子跟它们碰撞后,能量减小,速度减缓。常用的减缓剂有石墨重水和普通水。如果放出的快中子被减缓速度,它们就能引起其他重原子发生裂变,这些核放出9个中子再引起9个铀原子核裂变,这些裂变产生的27个中子再产生81个中子,……。这个过程叫做链式反应。在一定体积内,铀样品应具有足够的量维持链反应,这最低的样品量叫做临界质量
发生裂变时放出的巨大能量,可以按著名的爱因斯坦质能关系式E=mc2计算。这里,E是来自一定质量m损失的能量,c是光速。如果使彼此分开的中子、电子和质子结合成任一特定的原子,就会发生质量亏损。例如,根据各组成粒子的质量能算出一个42He原子质量是4.032982u。而由42He原子的实测质量是4.002604u,所以质量亏损是0.030378u。由于原子比彼此分开的中子、质子和电子更稳定,原子处于较低的能级。因此,假定42He原子由分开的质子、电子、中子构成,则每个原子损失的0.030378u将以能量的形式释放出来。跟质量亏损相当的能量叫做原子核结合能。结合能和键能类似,两者都是把整体(原子核分子)拆散成基本组分所需能量的量度。彼此分开的核粒子比它们在核内结合时有更大的质量。
原子序数在30~63之间的元素比起非常轻和非常重的元素,每个核粒子有较大的质量亏损,这意味着最稳定的核存在于原子序30~63的元素之间。由于它们相对稳定性较好,绝大部分的核裂变产物都是原子序数为中间的元素。因此,当发生裂变并生成较小的更稳定的核时,这些粒子的总质量减小,质量必然要转变为能量。
1kg23592U或23994Pu裂变时释放的能量约相当于20000tTNT。
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- 来自原声例句
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