核裂變(Nuclear fission)又稱(chēng)核分裂,是一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)原子核的變化。
裂變只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾(yóu)、釷(tǔ)和钚(bù)等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個(gè)中子以后會(huì)分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核,同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量,又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變……,使過(guò)程持續(xù)進(jìn)行下去,這種過(guò)程稱(chēng)作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子核在發(fā)生核裂變時(shí),釋放出巨大的能量稱(chēng)為原子核能,俗稱(chēng)原子能。1千克鈾-238的全部核的裂變將產(chǎn)生20,000兆瓦小時(shí)的能量(足以讓20兆瓦的發(fā)電站運(yùn)轉(zhuǎn)1,000小時(shí)),與燃燒2500噸煤釋放的能量一樣多。
聚變由質(zhì)量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質(zhì)量更重的原子核,并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應(yīng)形式。原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量,原子核的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核,叫核裂變,如原子彈爆炸;如果是由輕的原子核變化為重的原子核,叫核聚變,如太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的能量來(lái)源。
核裂變可以在沒(méi)有中子撞擊的情形下出現(xiàn),這種核裂變稱(chēng)為自發(fā)裂變,是放射性衰變的一種,只出現(xiàn)在幾種較重的同位素中。不過(guò)大部份的核裂變都是一種有中子撞擊的核反應(yīng),反應(yīng)物裂變?yōu)槎€(gè)較小的原子核。核反應(yīng)是依中子撞擊的機(jī)制所產(chǎn)生,不是依照自發(fā)裂變中,相對(duì)較固定的指數(shù)衰減及半衰期特性所控制。
鈾裂變?cè)?span id="zyxsuuo" class='hrefStyle'>核電廠最常見(jiàn),加熱后鈾原子放出2到4個(gè)中子,中子再去撞擊其它原子,從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而自發(fā)裂變。撞擊時(shí)除放出中子還會(huì)放出熱,再加快撞擊,但如果溫度太高,反應(yīng)爐會(huì)熔掉,而演變成反應(yīng)爐融毀造成嚴(yán)重災(zāi)害,因此通常會(huì)放控制棒(硼制成)去吸收中子以降低分裂速度。
一個(gè)重原子核分裂成為兩個(gè)(或更多個(gè))中等質(zhì)量碎片的現(xiàn)象。按分裂的方式裂變可分為自發(fā)裂變和感生裂變。自發(fā)裂變是沒(méi)有外部作用時(shí)的裂變,類(lèi)似于放射性衰變,是重核不穩(wěn)定性的一種表現(xiàn);感生裂變是在外來(lái)粒子(最常見(jiàn)的是中子)轟擊下產(chǎn)生的裂變。
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