诱发裂变

更新时间:2022-08-25 13:58

诱发裂变是指重核在外来粒子的轰击下发生的裂变。它是核反应的一个反应道,记作A(a,f),a为入射粒子,A为靶核,f表示裂变。当a为中子时,称为中子诱发裂变。a也可为质子、氘核、重粒子或光子。

原理

在外来粒子轰击下,入射粒子与靶核组成复合核,复合核的激发能超过裂变势垒的高度时,裂变的几率显著增加。这种裂变称为诱发裂变。在诱发裂变中,中子裂变最重要。中子与靶核之间没有库仑势垒,能量很低的中子就可进入核内使核激发而发生裂变。裂变过又有中子发射,从而形成链式反应。

热中子可引起裂变的核素叫做易裂变核,又称核燃料。235U,239Pu和233U等都是核燃料。235U天然存在,但丰度很小。239Pu和233U要由核反应产生。

分类

用快,慢中子,各种轻,重的带电粒子以及光子,介子等都能诱发裂变。

低能裂变:当轰击粒子能量较低时,重核与入射粒子“熔合”生成复合核,然后分裂,这种裂变称为低能裂变。

高能裂变:当入射粒子能量较高时,入射粒子与单个粒子直接发生作用,发生裂变时常伴有散裂反应,这种裂变称为高能裂变。

诱发粒子

由于中子不带电,故进入原子核时不需要克服库伦势垒,低能中子甚至热中子(其能力为0.025eV,相当于室温下的kT值)就可以进入核内,因而中子诱发的裂变最为重要。

费米首先在1934年提出并用中子轰击原子核,发现许多人工放射性核素,1938年哈恩和斯特拉斯曼用中子轰击铀核得到裂变产物,费米因此而获得1938年诺贝尔物理学奖

产生诱发裂变的入射粒子除了中子外还可以是带电粒子,当然带电粒子需要有较高的能量。当能量不很高时很难产生裂变,而是形成普通的核反应,因而可以用产生中子的核反应制作中子源。常用的是α放射性中子源,利用α放射源放出的α射线与某种材料的核反应产生中子,如镭-铍中子源和钋-铍中子源。

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