重核裂變是質量較大的核俘獲中子后分裂成兩個(或多個)中等質量核的反應過程。重核裂變時會放出幾個中子,并同時釋放出大量的能量。
描述
重核的三分裂、四分裂是我國物理學家錢三強和他夫人何澤慧首先發現的,在物理學界引起了很大反響,并由此而引發一系列的研究。
原子核自發地分裂成兩個質量相近的碎片的現象稱為自發裂變。
易裂變原子核在中子的作用下發生裂變形成碎片,這些及其衰變子體稱為裂變產物。是多種多樣核素的復雜混合物。
發現歷史
自從19世紀末放射性被發現,特別是有核模型的提出,人為變革原子核的欲望就復活了。1919年,歐內斯特·盧瑟福使用天然放射源放射的α粒子作炮彈轟擊干燥的空氣,第一次實現了原子核的人工嬗變,開辟了人為變革原子核的途徑。
1932年中子、氘核和正電子的相繼問世,將核物理學推向新的階段。1934年,約里奧———居里夫人夫婦用α粒子轟擊(B、Mg、AI)發現放射源撤走以后,還可測到反射性,發射正電子,發現了人工放射性。人工放射性的發現為原子核物理開辟了一個活躍的新領域,以此為起點恩里科·費米取得了一系列重大的實驗成果。首先他用中子轟擊鈾[yóu]核而發現了超。其次在實驗中發現的慢中子是重核裂變發現的重要前提。
1938年德國化學家哈恩和助手斯特拉斯曼重復用中子轟擊鈾的實驗,經過仔細分析得到中間元素鑭和鋇,證實用中子打擊鈾核除產生超鈾元素外,還引起鈾核的裂變。接著奧地利籍科學家莉澤·邁特納和弗里希根據奧格·玻爾的液滴模型對鈾核分裂作了精辟的物理解釋。
至此20世紀令世人震驚的原子核裂變發現了,1946年我國科學家錢三強、何澤慧發現了鈾核的三分裂、四分裂現象,為核裂變理論的完善作出了重要的貢獻。
鏈式反應
(1)、定義:由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程,叫做核裂變的鏈式反應。
(2)、發生條件:臨界體積(臨界質量)鈾-235原子分裂時會(根據分裂方式的不同)釋放出兩個或三個中子。如果附近沒有鈾-235原子,那么這些中子將會以中子射線的方式飛走。如果鈾-235原子是一塊鈾的一部分——那么附近就有其他鈾原子——于是將會發生下面三種情況:
a.如果,平均起來,擊中另一個鈾-235原子的自由中子少于一個,那么這塊質量就是亞臨界的。最終,物質的誘發裂變會終止。
b.如果,平均起來,每次裂變正好有一個自由中子擊中另一個鈾-235原子核并使它發生裂變,那么這塊鈾的質量就被認為是臨界的。其質量將維持一個穩定的溫度。核反應堆必須被維持在臨界狀態。(應用于核電站、核潛艇等提供核動力源)
c.如果,平均起來,有超過一個自由中子擊中了另一個鈾-235原子,那么這塊鈾的質量就是超臨界的。鈾會熱起來。(應用于核彈)
利用
一克鈾全部裂變放出的能量為8×10*10焦耳,相當于2.5噸煤的燃燒熱。一公斤鈾全部裂變釋放的能量,相當于2萬噸梯恩梯炸藥爆炸時放出的能量。原子能裂變釋放的能量大而集中,要使裂變釋放的巨大能量能夠為人類利用,必須形成可控鏈式反應。
1942年12月恩里科·費米領導的著名的曼哈頓工程建成世界上第一座人工核裂變反應堆,首次實現了可控鏈式反應,為人類開辟了新的能源,具有劃時代的歷史意義。繼美國之后,蘇聯1946年建成原子能反應堆,并率先于1954年建成世界上第一座裝機容量500萬千瓦的石墨水冷核反應堆核電站。
從此原子能和平利用的研究工作進展迅速,核電技術取得飛速發展。許多國家建成原子能發電站,原子能已經成為許多國家的能源支柱。
參考資料 >