鈾原子核的裂變。 連鎖反應。 該過程的描述

將所述芯 - 一個重原子分裂成大約相等重量的兩個片段，隨後是大量的能量的釋放。

一個新的時代的核裂變開始的發現 - “原子時代”。 其可能的用途和風險的平衡的潛力，從它的使用中獲益，不僅給人們帶來了很多的社會，政治，經濟和科學成就，也是一個嚴重的問題。 即使從純科學的角度，在核裂變過程中產生了大量的困惑和並發症，以及一個完整的理論解釋是未來的事情。

共享 - 益

結合能（每核子）在不同的核不同。 較重的有比位於元素週期表中間較低的結合能量。

這意味著，重核，其中所述原子數目大於 100，優選地分成兩個較小的片段，由此釋放的能量被轉換成片段的動能。 這個過程被稱為分裂 原子核。

根據穩定性曲線，其示出了從用於中子較重核喜歡中子更大數量的穩定核素的質子數的依賴性比打火機（與質子的數量進行比較）。 這表明，除了分裂過程中會發出一些“備用”中子。 此外，他們還將接手部分釋放出的能量。 鈾原子的研究裂變表明該產生中子^{3-4：U→238 145 90} LA + BR + 3N。

該片段的原子序數（和原子質量）不等於一半 的原子質量 的父的。 形成為切割的結果的原子的質量之間的差異通常約為50。然而，這樣做的原因尚不完全清楚。

^{238 U，145}的La Br和⁹⁰的結合能是1803，分別1198和763兆電子伏。 這意味著，能量被釋放鈾裂變等於1198 + 158 = 763-1803兆電子伏，從反應得到的。

自發裂變

自發分裂過程是在自然界中已知的，但他們是非常罕見的。 這個過程的平均壽命為約10 ^17，並且，例如，放射性核素的α衰變的平均壽命為約10 ¹¹秒。

這樣做的原因是，以分離成兩部分，所述芯必須先經過在橢圓形式的變形（拉伸），然後，之前最終裂解成兩個片段形成在中間“頸部”。

勢壘

在兩個力的芯變形狀態。 其中之一 - 增加的表面能量（液液滴的表面張力解釋了其球形形狀），以及另一方面 - 裂變碎片之間的庫侖斥力。 他們共同產生的勢壘。

如在α衰變的情況下發生的鈾原子核自發裂變，片段必須克服由量子隧道的手段這一障礙。 阻擋是約6兆電子伏，如在α衰變的情況下，但α粒子的隧穿的概率大於重得多產物分裂原子大得多。

強制降解

更可能是誘發鈾原子核裂變。 在這種情況下，母核照射中子。 如果父它吸收，然後將它們結合以釋放結合能在振動能量的形式，其可以超過克服勢壘所需的6MeV。

當額外的中子能量是不足以克服勢壘，入射中子必須先有一個最低的動能，以便能夠誘導原子的分裂。 在^238ü額外的中子結合能的情況下，缺少約1兆電子伏。 這意味著鈾原子核裂變僅誘導中子具有的動能大於1兆電子伏以上。 在另一方面， ^鈾-235同位素有一個未成對的中子。 當原子核吸收額外的，它與它形成一對夫婦和一個額外的結合能為這個配對的結果。 這是足以釋放克服原子核的勢壘，發生在任何中子碰撞同位素師所需要的能量。

β衰變

儘管裂變反應是由三個或四個中子發射的事實，片段還含有比他們原來穩定的等壓線更多的中子。 這意味著，裂解片段一般是相對於β衰變不穩定。

例如，當存在鈾²³⁸ U的核的一個部門，穩定等壓線與A = 145 ¹⁴⁵是釹的Nd，這意味著該片段鑭La ¹⁴⁵分裂成三個階段，通過照射電子和中微子直到穩定核素每次形成。 與A = 90 ⁹⁰穩定的等壓線是鋯的Zr，所以裂解片段溴溴⁹⁰分裂成五個階段鏈β衰變。

這些鏈β衰變發射這幾乎是進行了所有的電子和中微子的額外的能量。

核反應：鈾裂變

從中子輻射直接用核素數量過於龐大它們來確保核的穩定是不可能的。 這裡的關鍵是，有沒有庫侖斥力，所以表面能趨於保留因父中子。 然而，有時會發生。 例如，裂變碎片溴⁹⁰在第一β-衰變產生氪-90，其可以位於在激發態下以足夠的能量，以克服表面能。 在這種情況下，中子輻射可以直接發生，以形成氪-89。 這等壓線相對於β-衰變尚未進入穩定釔-89仍然不穩定，使氪89分為三個階段。

鈾裂變：鍊式反應

在裂解反應發射的中子可以通過另一方 - 核，其然後經歷自誘發裂變被吸收。 在鈾-238 3中子，其與能量產生出小於1兆電子伏（在鈾芯的裂變釋放的能量 - 158兆電子伏 - 大部分轉化成動能裂解片段）的情況中，因此它們不能引起這種核素的一個進一步分割。 然而，如果稀有同位素鈾²³⁵這些自由中子的顯著濃度可以通過²³⁵ U的核被捕獲，它實際上可以導致裂解，因為在這種情況下，存在低於該分割不誘導沒有能量閾值。

這是主鏈反應。

核反應的類型

設k - 1。這數目將取決於在步驟n中產生的中子的數量 - - 在鏈中的步驟n中的裂變材料的樣品中產生的中子，通過在階段產生的中子數n除以數1，由核心，吸收其可以進行誘發裂變。

•若k <1上，鏈反應純粹是蒸汽和過程將停止非常快。 這是自然發生的事情 鈾礦， 其中^鈾-235的濃度是如此之小，中子這種同位素的吸收概率是非常微不足道的。

•若k> 1，則鍊式反應將繼續，只要增長，因為所有的裂變材料的將不被使用 （原子彈）。 這是通過富集天然礦石以獲得鈾235的足夠高的濃度來實現。 對於具有中子吸收的概率，這是依賴於球體的半徑的球形樣本值k增加。 因此ü重量必須超過一定臨界質量到鈾（鏈反應）的裂變可能發生。

•若k = 1，則有一個控制的反應。 它是在用 核反應堆。 該過程被控制鎘或硼的鈾棒，其吸收大部分中子之間分佈（這些元素是能夠捕獲中子）。 分割鈾芯它是由以使得k值保持等於一個移動該桿自動控制。