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he裂变(nuclearfission)又称he分裂,是一个原子he分裂成几个原子he的变化。是指由重的原子,主要是指铀或钚,分裂成较轻的原子的一zhonghe反应形式。
只有一些质量非常大的原子he像铀(you)、钍(tu)等才能发生he裂变。这些原子的原子he在xi收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子he,同时放chu二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子he接着发生he裂变……,使过程持续进行下去,这zhong过程称作链式反应。原子he在发生he裂变时,释放chuju大的能量称为原子he能,俗称原子能。1千克铀-235的全buhe的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时),与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。另见裂变和聚变。
he裂变是在1938年发现的,由于当时第二次世界大战的需要,he裂变被首先用于制造威力ju大的原子武qi——原子弹。原子弹的ju大威力就是来自he裂变产生的ju大能量。目前,人们除了将he裂变用于制造原子弹外,更努力研究利用he裂变产生的ju大能量为人类造福,让he裂变始终在人们的控制下进行,he电站就是这样的装置。
裂变释放能量是因为原子he中质量-能量的储存方式以铁及相关元素(见he合成)的he的形态最为有效。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he能够分裂为较轻he(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he能够分裂并形成较轻的he,就会有能量释放chu来。然而,很多这类重元素的he一旦在恒星内bu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he,比如铀-235的he,可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定he时,也能chu2发裂变。由于裂变本shen释放分裂的he内中子,所以如果将足够数量的放she1xingwu质(如铀-235)堆在一起,那么一个he的自发裂变将chu2发近旁两个或更多he的裂变,其中每一个至少又chu2发另外两个he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he弹)和用于发电的he反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。对于he弹,链式反应是失控的爆炸,因为每个he的裂变引起另外好几个he的裂变。对于he反应堆,反应进行的速率用cha入铀(或其他放she1xingwu质)堆的可xi收bu分中子的wu质来控制,使得平均起来每个he的裂变正好引发另外一个he的裂变。
he裂变所释放的高能量中子移动速度极高(快中子),因此必须通过减速,以增加其撞击原子的机会,同时引发更多he裂变。一般商用he反应堆多使用慢化剂将高能量中子速度减慢,变成低能量的中子(热中子)。商营he反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂。
he裂变是一个原子he分裂成几个原子he的变化。只有一些质量非常大的原子he像铀、钍等才能发生he裂变。这些原子的原子he在xi收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子he,同时放chu二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子he接着发生he裂变……,使过程持续进行下去,这zhong过程称作链式反应。原子he在发生he裂变时,释放chuju大的能量称为原子he能,俗称原子能。1克铀23