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    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

    2016/12/15 15:26:08

    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。

    当热中子(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:

    23592U 10n-→14156Ba 9236Kr 310n 能量

    23592U 10n-→10342Mo 13150Sn 210n 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铀或浓缩铀(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。

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