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核裂变

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核裂变(Nuclear fission)又称核分裂,是一个[[原子核]]分裂成几个原子核的变化。
裂变只有一些[[质量]]非常大的原子核像[[铀]](yóu)、钍(tǔ)和钚(bù)等才能发生核裂变。这些[[原子]]的原子核在吸收一个[[中子]]以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变……,使过程持续进行下去,这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量,这些能量被称为原子核能,俗称原子能。1千克铀-238的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量,与燃烧至少2000吨煤释放的能量一样多,相当于一个20兆瓦的发电站运转1,000小时。<ref>[https://www.epcnn.com/hedian/1239.html 核裂变反应原理_核裂变反应方程式],电力届网,2018-08-09</ref>
核裂变也可以在没有外来中子的情形下出现,这种核裂变称为自发裂变,是放射性衰变的一种,只存在于几种较重的[[同位素]]中。不过大部份的核裂变都是一种有中子撞击的核反应,反应物裂变为二个或多个较小的原子核。核反应是依中子撞击的机制所产生,不是依照自发裂变中,相对较固定的指数衰减及半衰期特性所控制。<ref>[1http://www.people.com.cn/GB/keji/39327/2914169.html 核裂变和核聚变],人民网,2004年10月12日</ref>
铀裂变在[[核电厂]]最常见,热中子轰击铀原子会放出2到4个[[中子]],中子再去撞击其它铀原子,从而形成链式反应而自发裂变。撞击时除放出中子还会放出热,如果[[温度]]太高,反应炉会熔掉,而演变成反应炉融毁造成严重灾害,因此通常会放控制棒(中子吸收体)去吸收中子以降低分裂速度。
裂变释放能量是与[[原子核]]中[[质量]]-能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁,能量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。
然而,很多这类重元素的核一旦在[[恒星]]内部形成,即使在形成时要求输入能量(取自超新星爆发),它们却是很稳定的。不稳定的重核,比如铀-235的核,可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时,也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子,所以如果将足够数量的放射性物质(如铀-235)堆在一起,那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变,其中每一个至少又触发另外两个核的裂变,依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。<ref>[http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481796.html 核裂变和核聚变的区别],高中物理网</ref>
对于[[核弹]],链式反应是失控的爆炸,因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。对于核反应堆,反应进行的速率用插入控制棒来控制,使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。
[[File:1ace-hkrzvkv9712945.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E6%A0%B8%E8%A3%82%E5%8F%98&src=tab_www&correct=%E6%A0%B8%E8%A3%82%E5%8F%98&ancestor=list&cmsid=a32b7e15027132eaf998a2d54fbefd3d&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=bf457b675294f082658e42bca4f9b3fc&currsn=0&ps=93&pc=93 原图链接][http://k.sina.com.cn/article_6544974842_1861c63fa00100ac3i.html?display=0&retcode=0 图片来源于新浪网]]]
[[莉泽·迈特纳]](Lise Meitner)和[[奥多·哈恩]](Otto Hahn)同为[[德国]]柏林威廉皇帝研究所(Kaiser Wilhelm Institute)的研究员。作为[[放射性元素]][2] 研究的一部分,迈特纳和哈恩曾经奋斗多年创造比铀重的原子(超铀原子)。用游离质子轰击铀原子,一些质子会撞击到铀[[原子核]],并粘在上面,从而产生比铀重的元素。这一点看起来显而易见,却一直没能成功。
他们用其他重金属测试了自己的方法,每次的反应都不出所料,一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。可是一到铀,这种人们所知的最重的元素,就行不通了。整个20世纪30年代,没人能解释为什么用铀做的实验总是失败。
她立即认识到自己已经找到了答案:质子的增加使铀原子核变得很不稳定,从而发生分裂。他们又做了一个实验,证明当游离的质子轰击放射性铀时,每个铀原子都分裂成了两部分,生成了钡和氪。这个过程还释放出巨大的能量。就这样迈特纳发现了核裂变的过程。
将近4年之后,1942年12月2日下午2时20分,恩里克·费米扳动开关,几百个吸收中子的镉控制棒冲出石墨块和数吨氧化铀小球垒成的反应堆。费米在[[芝加哥大学]]斯塔格足球场的西看台下的地下网球场内堆放了4.2万个石墨块。这是世界上第一个核反应堆--是迈特纳发现的产物。1945年,原子弹的发明是她的核裂变发现的第二次应用。我们应谨慎利用核裂变!<ref>[https://www.doc88.com/p-3933569721768.html 核裂变的发现],道客巴巴网</ref>
=='''裂变过程'''==
[[File:ZO05liZRNFpkkUHc2e0Ch9qMxHjFxLlgbCNoMkZCnh6fP1493476425702.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E6%A0%B8%E8%A3%82%E5%8F%98&src=tab_www&correct=%E6%A0%B8%E8%A3%82%E5%8F%98&ancestor=list&cmsid=a32b7e15027132eaf998a2d54fbefd3d&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=083ef77951c388801fc4494057edf998&currsn=0&ps=93&pc=93 原图链接][http://dy.163.com/v2/article/detail/CJ7MJVTP0511BJIC.html 图片来源于网易网]]]
1967年,B.M.斯特鲁金斯基提出了在液滴模型基础上加壳修正的 "宏观-微观"方法,导出了双峰裂变势垒,这是裂变研究史上的又一新成果。
 
=='''相关视频'''==
1、一分钟看懂核裂变和核聚变区别
 
{{#ev:youku|XNDIyOTcyOTM0NA|440|inline|一分钟看懂核裂变和核聚变区别 |frame}}<div style="float:right; margin:-10px 0 0 20px;">
2、铀矿石如何变成核燃料? 如何控制核裂变反应?
 
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== '''外部連結''' ==
 
*[http://www.docin.com/p-741887229.html  发现原子核裂变的故事]
=='''参考资料'''==
 
[[Category:330 物理學總論]]
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