核裂变反应原理_核裂变反应方程式

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核裂变反应方程式

聚变:氘核+氘核=氚核+氢核
氘核+氚核=氦核+中子
裂变:U235+中子=钡138+氪95+3个中子

核裂变,又称核分裂,是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见,热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子,中子再去撞击其它铀-235原子,从而形成链式反应。

什么是链式核裂变反应?

中子撞击原子核引起原子核裂变,裂变的过程释放出能量,同时又产生了新的中子。新产生的中子引起新的原子核裂变,裂变反应连续不断地进行下去,同时不断产生新能量,这个过程就是链式核裂变反应。

由于每次核裂变可释放出2~3个新的中子,因此,只要条件适当,这些新的中子就可以使其它的原子核发生新的裂变,释放出更多新的中子,从而使核裂变反应持续进行下去,形成链式裂变反应,使原子核内的能量被源源不断地释放出来

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(铀-235,铀-235,钚-239)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。
(铀-235平均产生2.5个中子)以及许多能量。典型的核裂反应如有:
235U 10n—→141Ba 92Kr 310n 能量
235U 10n—→103Mo 131Sn 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。
141Ba—→0-1e 00γ 141La
92Kr—→0-1e 00γ 92Rb
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141Pr和90Zr。
能裂变的235U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238U。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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