§11裂变与聚变.
核反应中的裂变产物与聚变产物分析
核反应中的裂变产物与聚变产物分析核反应是指原子核发生变化的过程，其中包括裂变和聚变两种类型。
裂变是指重核分裂成两个或多个较轻的核片段，而聚变是指两个或多个轻核聚合成一个较重的核。
在核反应中，会产生各种不同的裂变产物和聚变产物。
本文将对核反应中的裂变产物和聚变产物进行分析。
一、裂变产物分析裂变是指重核分裂成两个或多个较轻的核片段的过程。
在裂变过程中，会产生大量的裂变产物，其中包括中子、裂变产物核片段和释放的能量。
1. 中子在核裂变过程中，会释放出大量的中子。
这些中子可以继续引发其他核反应，如继续裂变或引发聚变等。
中子的释放对于维持核链反应的持续进行至关重要。
2. 裂变产物核片段裂变产物核片段是指在核裂变过程中产生的两个或多个较轻的核片段。
这些核片段的质量和原子序数可以根据裂变反应的类型和原始核的性质来确定。
裂变产物核片段的质量和原子序数的分布对于核反应的研究和应用具有重要意义。
3. 能量释放在核裂变过程中，会释放出大量的能量。
这是由于裂变产物核片段的质量差异引起的。
根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量差异会转化为能量的释放。
核裂变的能量释放对于核能的利用具有重要意义。
二、聚变产物分析聚变是指两个或多个轻核聚合成一个较重的核的过程。
在聚变过程中，会产生大量的聚变产物，其中包括中子、聚变产物核和释放的能量。
1. 中子在核聚变过程中，也会释放出大量的中子。
这些中子可以继续引发其他核反应，如继续聚变或引发裂变等。
中子的释放对于维持核链反应的持续进行至关重要。
2. 聚变产物核聚变产物核是指在核聚变过程中产生的较重的核。
聚变反应通常涉及氢同位素（氘和氚）的聚变，产生的聚变产物核包括氦和其他轻核。
聚变产物核的质量和原子序数可以根据聚变反应的类型和原始核的性质来确定。
3. 能量释放在核聚变过程中，同样会释放出大量的能量。
聚变反应的能量释放是由于聚变产物核的质量差异引起的。
核聚变的能量释放对于核能的利用具有重要意义。
初中物理核聚变和核裂变
裂变：原子弹、核电站
聚变：氢弹、太阳
氢弹爆炸是核聚变，原子弹爆炸是裂变。
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
核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。
只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。
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。
核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。
只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘、氚等。
核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。
太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。
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。
聚变-裂变
聚变-裂变
聚变-裂变是两种不同的核反应过程。
核聚变是指将两个较轻的原子核结合在一起，形成一个较重的原子核，并释放出大量能量的过程。
核聚变反应需要非常高的温度和压力才能发生，通常需要在恒星内部或特殊的实验室设备中进行。
核聚变反应是一种清洁、高效的能源产生方式，被认为是未来的一种重要能源来源。
裂变是指将一个重原子核分裂成两个或更多较轻的原子核，并释放出大量能量的过程。
裂变反应通常需要使用中子来引发，并且会产生大量的放射性废物。
裂变反应是目前核电站和核武器中使用的主要能源产生方式。
核聚变和裂变是两种不同的核反应过程，它们产生能量的方式和条件都不同。
核聚变被认为是一种更清洁、更可持续的能源产生方式，但目前仍需要克服许多技术和工程挑战才能实现商业化应用。
原子物理重核裂变轻核聚变简介
原子物理重核裂变轻核聚变简介
释放核能的途径——裂变和聚变
⑴裂变反应：
①裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。
例如：n Kr Ba n U 1089361445610235
923++→+
②链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。
链式反应的条件： 临界体积，极高的温度.
③U 235
92裂变时平均每个核子放能约200Mev 能量
1kg U 235
92全部裂变放出的能量相当于2800吨煤完全燃烧放出能量！ ⑵聚变反应：
①聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。
例如： MeV 6.1710423121
++→+n He H H ②一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放出17.6MeV 的能量，平均每个核子放出的能量3MeV 以上。
比列变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍。
③聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温。
初中物理核能核聚变和核裂变的原理
初中物理核能核聚变和核裂变的原理核能是现代科学和技术的重要领域之一，而核聚变和核裂变则是核能的两种主要利用方式。
本文将从核能的基本概念出发，分别介绍核聚变和核裂变的原理及应用。
一、核能的基本概念核能是指由原子核所固有的能量，是一种极为强大的能源。
在核能中，核聚变和核裂变是两个重要的反应过程。
二、核聚变的原理及应用核聚变是指两个轻核聚合成一个更重的核的过程，这一过程会伴随着释放出巨大的能量，也是太阳和恒星等自然界中重要的能源来源。
1. 原理核聚变的原理是利用高温高压条件下，将两个轻核碰撞并合并成一个更重的核。
在核聚变过程中，核内的质子和中子重新排列，从而形成更稳定的核。
这个过程释放出的能量就是核聚变能。
2. 应用核聚变技术目前还处于研究阶段，但其潜力巨大。
通过核聚变技术，可以实现清洁、高效、可持续的能源供应。
此外，核聚变反应还可以在医学、科研等领域发挥重要作用。
三、核裂变的原理及应用核裂变是指一个重核分裂成两个或多个轻核的过程，同样会伴随着释放巨大的能量，也是核能的另一种主要利用方式。
1. 原理核裂变的原理是通过将一个重核引发裂变，将其分解成两个或多个轻核，并伴随着释放出巨大的能量。
核裂变过程中，一般使用中子来撞击重核，从而引发裂变反应。
2. 应用核裂变技术已经广泛应用于核电站的发电过程。
在核电站中，通过控制核裂变反应的速度和规模，可以控制释放的能量用于发电。
核裂变还可以用于核武器制造和放射性同位素的生产等领域。
四、核聚变与核裂变的比较核聚变与核裂变是两种不同的核反应方式，它们在原理、应用以及产生的反应产物等方面存在一定的差异。
1. 原理核聚变是将两个轻核合并成一个重核的过程，核裂变是将一个重核分裂成两个或多个轻核的过程。
2. 产物核聚变的主要产物是更重的核，而核裂变的主要产物是两个或多个轻核。
3. 能量释放核聚变和核裂变过程中都能释放巨大的能量，但核聚变的能量释放更大。
4. 应用目前核聚变技术尚处于研究阶段，而核裂变技术已经广泛应用于核电站的发电过程以及其他领域。
聚变式和裂变式-概述说明以及解释
聚变式和裂变式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:核能是一种重要的能源形式，聚变式和裂变式核反应是两种不同的核能释放方式。
聚变式核反应是将轻元素如氘、氚等融合成更重的元素释放能量，而裂变式核反应是将重元素如铀、钚等分裂成较轻的元素释放能量。
两种核反应方式在释放能量的同时，都可以用来供应电力、燃料等方面的需求。
聚变式核反应是阳光等天然能源的原理，是人类一直追寻的理想能源形式。
它释放的能量强大而干净，几乎无放射性废料产生。
然而，聚变反应技术的难度极高，目前仍未实现商业化应用。
裂变式核反应是目前主要的核能利用途径，已经广泛应用于核电站等领域。
虽然裂变反应产生的放射性废料需要妥善处理，但技术相对成熟并且能够提供稳定可靠的能源供应。
通过对比聚变式和裂变式核反应的特点和应用，可以更好地认识两种核能形式的不同优劣势，为能源选择和发展提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分：本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中，将对聚变式和裂变式进行概述，并介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细讨论聚变式核反应和裂变式核反应的原理、过程和特点。
在区别与应用部分将对这两种核反应进行比较，并探讨它们在能源领域的应用。
最后在结论部分，将总结本文的主要内容，讨论聚变式和裂变式核反应对科技发展和社会影响，同时展望未来的发展方向。
整篇文章结构清晰，逻辑严谨。
1.3 目的本文旨在比较和分析聚变式核反应和裂变式核反应两种不同的核反应方式。
通过深入探讨它们各自的原理、特点、优劣势以及在能源生产、核武器开发等方面的应用，以期能够帮助读者更好地理解这两种核反应方式之间的区别与联系。
同时，本文也旨在展现聚变式和裂变式核反应在未来能源发展和环境保护中的潜在作用，为人类社会的可持续发展提供一些启示和思考。
2.正文2.1 聚变式核反应聚变式核反应是一种将两个轻核聚变为一个更重的核的核反应过程。
在聚变式核反应中，两个氢核（质子）融合在一起形成氦核，同时释放出大量的能量。
核聚变和核裂变的区别初中物理
核聚变和核裂变的区别初中物理核聚变是指由质量大的恒星在内部的热核反应中产生能量，并把它传递给其他物质。
在这个过程中，不释放任何能量。
在核聚变中，聚变产生的能量将驱动一系列核聚变反应，而核裂变将产生新的等离子体和可见光。
核裂变释放的能量大约是等离子体释放的两倍，也就是说，两者都消耗能量，但效率是不同的。
核聚变发生的条件是必须有极高的温度(上亿摄氏度)，这意味着需要极大的压力。
核聚变是一种核燃料—氘和氚的新方式，也是一种核动力装置。
举个例子来说明：例如： 2×10^27kg的氘聚变成1×10^27kg的氦需要2秒钟，而从1kg的氚中释放出3.2×10^26J能量需要1秒钟。
虽然这听起来似乎很难，但是事实上聚变比裂变快得多，因为聚变发生的压力更大。
虽然更大的压力对于释放能量是必要的，但在一个不太大的区域内可以使用更少的能量来释放出更多的能量。
这使得核聚变的效率比核裂变高得多。
另一个区别是，核裂变所使用的能量是释放的，这意味着在核裂变时会有更多的核弹。
核裂变会释放出大量的能量。
但是如果考虑到它会产生出同样数量的钚，那么最后制造出的钚弹的数量只会增加不会减少。
1克氢和1克氘进行聚变，产生出的能量相当于100吨梯恩梯炸药。
1公斤铀完全裂变放出的能量，相当于1.5万吨梯恩梯炸药。
如果所有的铀都用于制造武器，那么全世界的军火库中将塞满核武器。
然而，就人类目前的核计划而言，这些核武器并不太重要。
据估计，到2050年，全球核电站所能提供的电力将相当于用掉的钚。
尽管钚不能制造核武器，但它却是裂变材料的重要来源。
核裂变是在大约200万摄氏度的高温下发生的。
这意味着很少或根本没有任何材料能承受如此高的温度。
但核聚变只需要300万至400万摄氏度的高温，而且仍有足够的材料可以承受超过1000万摄氏度的高温。
此外，核聚变还非常清洁。
每次裂变都会产生大量的废气。
核聚变不会产生任何废物，因为没有新的元素会产生。
裂变和聚变 PPT
一.核裂变
1.核裂变：物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释 放出核能的反应叫做核裂变．
2、铀核的裂变
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
子
外壳
弹
2 1
H
3 1
H
4 2
H
e
1 0
n
氘、氚、重 氢化钾等
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变 氘、氚 聚变
引爆装置
氢弹爆炸形成的磨姑云
三、受控热核反应——核聚变的利用
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生 的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置 “中国环流器1号”已取得不少研究成果.
原子弹
美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．在长崎 投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、 烟尘直冲云天，高达12英里多．广岛市区80%的建筑化为灰 烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人 口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全 市37% ．
（1）发现：1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯 特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。
（2）裂变产物 多种多样
235 92
U+
1 0
n →15464
Ba
+
89 36
K r+310
n
235 92
U+
1 0
n
裂变与聚变知识点总结
裂变与聚变知识点总结导言裂变与聚变是两种核反应过程，它们在能源生产和核武器应用上起着重要作用。
在裂变反应中，重核（通常是铀或钚）被中子打击后分裂成两个或更多个轻核，释放出大量能量和多个中子。
在聚变反应中，轻核（通常是氘和氚）被高能粒子撞击后融合成更重的核，释放大量能量和中子。
本文将从裂变和聚变的定义、过程、应用、优缺点等方面进行详细介绍，并对未来的发展前景进行展望。
一、裂变的定义裂变是指重核被中子打击后发生裂变反应，分裂成两个或更多个相对轻的核的过程。
裂变反应通常伴随着中子的释放，释放出来的中子又能够继续引发其他核反应。
裂变反应是目前核电站中使用的主要核反应方式。
二、裂变的过程裂变过程主要分为三个步骤：中子的捕获、裂变和自由中子的释放。
1. 中子的捕获：重核在被中子撞击后，会发生吸收作用，将核反应物转化为另一种核反应物。
2. 裂变：重核被中子打击后分裂成两个或更多的轻核，释放出大量的能量和多个中子。
3. 自由中子的释放：裂变反应过程中释放的多个中子会继续引发其他核反应，形成连锁反应。
三、裂变的应用1. 核能发电：裂变反应在核反应堆中被用于发电。
核反应堆中的燃料棒受到中子轰击后发生裂变反应，释放出大量的热能，用于产生蒸汽驱动涡轮发电机转动，从而产生电能。
2. 核武器：在核武器的爆炸中，利用裂变反应产生的巨大能量来引发裂变连锁反应，产生破坏力极大的核爆炸。
四、裂变的优缺点1. 优点（1）裂变反应产生的能量巨大，是目前能量密度最高的能源形式之一。
（2）核反应堆中的燃料可以持续使用，不受天气和地域的影响。
（3）核反应堆不会产生温室气体和大气污染物，具有环保优势。
2. 缺点（1）核反应堆产生的放射性废弃物需要长期处理和储存，存在较大的安全隐患。
（2）核反应堆的建设和维护成本高，而且存在核泄漏等安全风险。
（3）核反应堆的使用会引发公众的担忧和抵制。
五、聚变的定义聚变是指两个或更多个轻核在高温高压条件下融合成更重的核的过程。
裂变和聚变ppt课件
核裂变
课
当
前 自
1.基本知识
堂 双
主
导
(1)定义
基 达
学
标
重核分裂为质量较小的核，释放出核能 的反应．
课
堂
课
互
(2)铀核裂变
动
时 作
探 究
用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，
业
其中一种典型的反应是29325U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n
菜单
新课标 ·物理 选修1-2
时 作
探
业
究
菜单
新课标 ·物理 选修1-2
2．链式反应：当中子进入铀 235 后，便形成了处于激发
状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则
课
当
前 自
的形状，核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得核由
堂 双
主
基
导 学
于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，
达 标
课 同时放出 2～3 个中子．这些中子又引起其他铀核裂变，这样，
就是利用了可控的链式反应．
菜单
新课标 ·物理 选修1-2
关于铀核裂变，下述说法正确的是( )
A．铀裂变的产物是各种各样的，但只能裂变成两种不
课 同的核
当
前
堂
自
主
B．铀核裂变时还能同时释放出多个中子
双 基
导
双 基
导
达
学
(2)聚变与裂变相比有产能效率高、燃料储量丰富和安全 标
课 堂
清洁等优点．(√)
课
互
时
动 探
作
(3)氢弹之所以用原子弹引爆就是为了增大其威力．(×) 业
第裂变和聚变课件ppt
核武器
核武器是利用核反应产生大规模杀伤和破坏作用的 武器。
核武器具有巨大的杀伤力和破坏力，可造成人员和 物质的严重伤亡和损失。
核武器已成为国际政治和安全领域的重要议题， 国际社会普遍呼吁禁止和销毁核武器，维护世界
和平与安全。
04
02
核能发电具有高能量密度、低运行成本、不依赖化石燃料等优势，已成为现代 能源体系的重要组成部分。
03
全球已有数百个核反应堆在运行，为数十个国家和地区提供电力，减少了对化 石燃料的依赖，有助于环境保护和可持续发展。
核医学
核医学是利用核技术诊断和治疗疾病的医学领 域。
通过放射性同位素标记药物，可以用于追踪病 变、诊断疾病，以及治疗癌症等疾病。
供支持。
加强能源安全
发展多种能源来源，降低对化 石燃料的依赖，提高能源安全
性。THANKS源自险增加。放射性废料的处理
高放射性废料处理
高放射性废料具有极高的辐射能量和毒性，处理不当可 能对环境和人类健康造成严重影响。
低放射性废料处理
低放射性废料虽然辐射强度较低，但如果处理不当，仍 可能对环境和人类健康造成一定影响。
放射性废料储存和管理
为确保放射性废料的安全储存和管理，需采取严格的安 全措施和监管制度。
地球的演化
裂变和聚变在地球的演化过程中也发挥了重要作用。例如，地球的形成早期，大量的陨石 和小行星撞击地球，带来了大量的重元素，这些重元素通过裂变和聚变等过程为地球提供 了能量和物质支持。
02
裂变和聚变的物理机制
裂变的物理机制
核裂变是重核分裂成两个或多个较轻的原子核的过程 ，这个过程需要消耗一定的能量。
人教版选修1《裂变和聚变》说课稿
人教版选修1《裂变和聚变》说课稿一、教材简介《裂变和聚变》是人教版选修1中的一篇科普文章，主要介绍了核裂变和核聚变这两种不同的核反应方式及其在能源领域的应用。
通过本课的学习，学生将进一步了解核能的基本概念、核裂变和核聚变的特点，以及核能在能源开发中的重要作用。
二、教学目标1. 知识与能力•通过阅读文章，了解核裂变和核聚变的概念及其区别；•理解核反应的基本过程及其在能源领域的应用；•掌握核能的定义、特点以及相关术语的基本含义；•能够分析和比较核裂变和核聚变在能源开发中的优缺点。
2. 过程与方法•学生自主思考和探索，培养独立思考和解决问题的能力；•合作小组讨论，培养学生的团队合作精神和口头表达能力；•利用多媒体资源，帮助学生更好地理解和掌握核能的相关知识。
3. 情感态度价值观•培养学生对科学知识的兴趣和探索精神；•培养学生的环保意识和可持续发展的价值观；•引导学生理性思考，认识到不同能源的利弊及其对环境的影响。
三、教学重点与难点1. 教学重点•核裂变和核聚变的概念及其区别；•核反应的基本过程及其在能源开发中的应用；•核能在能源领域的优缺点及其对环境的影响。
2. 教学难点•学生对核反应的过程和能源利用的理解；•如何引导学生思考能源开发的合理性和可持续性。
四、教学内容与教学步骤1. 学生自主思考和分享•向学生提问：“你对核能有什么了解？你认为核能在能源领域的地位如何？”鼓励学生用自己的话回答，并互相分享观点。
2. 导入讨论•向学生展示一些能源相关的图片或视频，引发学生的兴趣，并引导学生讨论不同能源的特点以及对环境的影响。
3. 提出问题，开展学习•在引发学生兴趣的基础上，提出核裂变和核聚变这两种核反应方式的问题，激发学生思考。
并引导学生通过阅读《裂变和聚变》这篇文章，查找相关信息，回答问题。
4. 小组讨论和展示•将学生分为小组，让学生在小组内就核裂变和核聚变的特点、应用及优缺点展开讨论，并准备小组报告。
5. 小组展示和总结•每个小组轮流展示他们的讨论结果，其他小组进行提问和评论。
裂变和聚变ppt课件
mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 67 u，mSr＝89.907 7 u，
mXe＝135.907 2 u，
＝2.51×106 kg＝2 510 t.
答案 见解析
借题发挥 裂变过程中质量数守恒，电荷数守恒．由爱因斯坦质能方 程得释放的核能Δ E＝Δ mc2.铀的物质的量为235 g/mol，1 mol铀含 6.02×1023个铀核，1 kg铀完全裂变可释放的能量，等于各个铀核所 释放能量的总和．
【变式3】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH ＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
质量亏损为 Δ m＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.150 97 u.
可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减 少的，因此选项A、B、C均错．重核裂变为中等质量的原子核时，由 于平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选 项D正确． 答案 D
核聚变的理解及其核反应方程
解析
根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可
知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其 他形式能的过程， 其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的 能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界 体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核， 则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少
裂变和聚变的
裂变和聚变的
辐射是人类所熟悉的一门自然科学，它包括裂变和聚变两个基本形式。
前者是
指原子核在经历合子反应后，将会出现分裂，产生较多的质量，从而产生大量的能量，这就是原子核自身的裂变；而后者是由多个原子核的组合，在吸收天然的中子和称为核合反应的过程中进行催化而产生的，它不会导致原子核的分离，而是能够在核反应的过程中释放更多的能量。
从能源发电的角度来看，裂变电厂利用裂变反应产生的能量，通过热力发电机
将能量转换为电能；而聚变电厂利用聚变反应产生的能量来发电。
两种发电方式都可以有效地利用放射性物质，可为人类提供持久而稳定的能源供应。
从放射性污染的角度来看，两种发电方式通常都会产生放射性污染，但相比较，裂变能源更容易产生放射性污染，因为它涉及更多的类型的放射性物质，聚变能源的放射性污染更容易控制。
裂变和聚变是一对极具吸引力的科学概念，它们既有助于生产持久的能源，也
可能产生不利的后果。
因此，我们必须努力加以控制，利用放射性物质给人类提供更多的可持续发展的能源。
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Xe 140 Cs 140 Ba 140 La 140 Ce
-
-
---来自94Sr 94Y 94 Zr
原子核物理概论
§11 裂变与聚变
一个铀核能提供的能量几乎是化学反应中一个 原子所提供能量（一般不到10eV）的一亿倍。最重 要的一点是铀核裂变平均要放出2.5个中子，而这些 中子是维持链式反应所必需的，即“中子的再生率 ≥1” 。 平均来看，每个235U裂变时将释放的能量约为 210 MeV。释放的能量表现为碎片、放出的中子及 相伴发生的β衰变产物的动能。 多种粒子(质子、中子、氘核、氦核和光子等) 均能诱发裂变，但中子引起的裂变占重要地位。 从发现裂变到链式反应堆的建立只花了不到4 年的时间（空前的快速）。
原子核物理概论
§11 裂变与聚变
1934年，费米小组用中子轰击U ，对得到的放 射性产物半衰期的测定表明它不属于其它重元素！
这其实是重核裂变的最早证据。但他们作出了错误
判断，猜想那是“第93号元素”，同时说明证据不
足。但当时罗马大学物理研究所所长柯比诺却在国
王出席的科学院会议上宣布发现第93号元素，引起
在1932年发现了中子后，E.Fermi等人在1934 年首先用中子照射包括U 在内的各种元素，在1939 年，O.Hahn和F.Strassmann发现U 被撞击后，有 钡（137Ba）产生；与此同时，居里等人发现中子 照射过的U 有镧（139La）产生，不久他们又从实 验中找到了另一种较轻的物质（A=101），两者质 量数之和刚好等于U 的质量数。 物理学家梅特纳和弗里什对上述实验事实进行 解释，他们指出U 核只有很小的稳定性，在俘获中 子后，本身分裂为质量差别不大的两个核，这种新 型的核反应称之为核裂变。
原子核物理概论
裂变产物的分布
1 0 235 92
§11 裂变与聚变
例如 n U U X Y
236 92 A
A
反应过程是先形成“复合 核”236U进而裂为二块X、Y。 生成物共有四十多种，质量数 A、A’分别在70-160之间，如 果裂变生成物A X、 A’ Y是放射 性的，它还将连续衰变。 真正分裂成质量相等的两块的几率是很小的； 几率最大的分裂是在质量数A=95和139处；质量数 A<72和A>162的分裂的几率为零。裂变的碎块为丰 中子素，故不可能以β+或EC方式衰变。
原子核物理概论
§11 裂变与聚变
对于A≈92的核素，自发裂变的几率比α衰变的 几率小很多，随着Z和N的增加，自发裂变分支比 逐渐增加。随着新的核素的产生，SF的速度不断 变快，且成为一些核素的主要衰变方式。例如， 252Cf的SF分支比虽然只占3%，但因其伴随着中子 的发射，故成为很有用的不需加速器的中子源；而 254Cf的SF分支比却占到99.69%。 通常锕系中较轻核素的SF半衰期都比较长；ee核的SF半衰期有素随Z2/A减少的趋势；同一种元 素的各种同位素的半衰期差别很大；oA核的SF半 衰期都比相邻e-e核的大。
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§11 裂变与聚变
核裂变原料
235
U
占天然铀的0.72%，自然界仅有的能由热中子 引起裂变的核素。 占天然铀的99.27%，只能由快中子（>1MeV） 诱发而裂变，其主要原因是238U是偶偶核，外 来中子的结合能比较小。
238
U
n 238U 239U 238 239 239 U 可用来生产核原料： U Np e e , (T 24 min) 239 239 Np Pu e e , (T 2.35d )
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§11 裂变与聚变
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§11 裂变与聚变
反应堆是可控的链式反应装置，其控制棒用吸收中子 很强的镉或硼制成。因链式反应很快，大约1秒钟可产生 1000代中子，解决的办法是靠“缓发中子”（约占裂变中 子数的千分之几，要几秒或几分钟后才从碎片中产生，而 不象“瞬发中子”在裂变后毫秒内就产生）。在设计反应 堆时，要使缓发中子放出后才达到临界，才能使链式反应 进行，因此有足够的时间来控制反应速度。
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右侧四者密切相 关，有写些非常 敏感，例如： 势垒高度相差 1MeV，半衰期可 相差105倍。
235U
§11 裂变与聚变
势垒高度
势垒穿透几率
SF几率
SF半衰期
238U
1.01×1016Y 4.468×109Y
240Pu
1.45×1011Y 6.57×103Y
242Am 252Cf 254Cf
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§11 裂变与聚变
“那个意大利航海家已登上了新大陆。”
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§11 裂变与聚变
反应堆的主要用途：
1.作为核动力：载热剂通过反应堆，将裂变放出的热量 带出，通过热交换器将热量传给工作介质，由工作介质作 功推动汽轮机发电（核电站）或作为船用动力（核动力舰 船），这一类的反应堆称为动力反应堆。 2.产生放射性同位素：反应堆中核分裂产生的碎片本身 就是放射性同位素。 3.产生大量中子：比用其它方法获得的中子多得多，这 些中子可用于各种研究工作，如用中子源探矿，用中子源 制备各种同位素，用中子源产生中子核反应，研究核结构 等。 4.产生核燃料
问题2—“热中子”
对于大块的天然铀能否产生链式反应？裂变中子的能量有 一个分布，峰值在1MeV附近，所以裂变中子大都是快中子。 对于热中子，发生235U(n，f)的几率比238U(n， γ ) 的大200 多倍；当中子能量增大时，发生235U(n，f) 的几率减少，而发 生238U(n，γ)的几率却增大。
235 BC Z 2 / A1 / 3 Z 2 35.9( n U ) ~ ~ 2/ 3 BS A A 36.8( n 239Pu)
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§11 裂变与聚变
定量估计裂变前后表面能和库仑能的变化情况
A 2/3 z 2 A 1 / 3 E f B 2[ a s ( ) ac ( ) ( ) ] 2 2 2 [ a s A 2 / 3 ac z 2 A 1 / 3 ] as A
U分离技术是制造原子弹的关键技术
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§11 裂变与聚变
3.自发裂变SF
当Z2/A大到一定程度时，核可以自发裂变，这 与α衰变一样是势垒贯穿的结果。但此过程一般很 慢，且与α衰变竞争，往往不是核衰变的主要方式, 因此直到1940年人们才首次发现铀核的SF。 根据比结合能曲线，从能量角度考虑，A>90 的核就有可能发生核裂变，但能量释放只是自发裂 变的必要条件，只有裂变几率达到一定时，实验上 才能观测到。
β-,γ的能量：
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§11 裂变与聚变
问题1—“临界体积”
在体积不大的纯铀中，中子易从其表面逃逸而使反应中止。 只有当其体积大于“临界体积”时，才能发生链式反应。实际 上，原子弹是把丰度为90%以上的铀做成不到临界体积的两块， 引爆时用普通炸药将两块铀合为一整块达到或超过临界体积而 发生链式反应的。 对于大块的天然铀，如裂变产生的中子不是热中子，不可 能产生链式反应。
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§11 裂变与聚变
问题3—“中子慢化”
欲使裂变反应持续，关键在于使中子减速。快中子与 238U相碰发生弹性散射可使中子减速，但二者质量相差太大， 碰撞一次中子的能量损失很小，能量为1MeV的快中子减速 到热中子至少要碰撞2000次，而在这过程中，它可能被吸 收而中断裂变过程，所以要使中子减速应选用合适的轻元 素。 氢与中子碰撞18次就可使1MeV的快中子变为热中子， 但氢的(n，γ)截面太大而不适宜。 目前常用的减速剂是重水和石墨。1942年世界第一个 反应堆用天然铀为原料，石墨为减速剂。我国1958年建成 的反应堆用丰度为2%的235U为原料，用重水为减速剂。
2/3
(1 2 ) ac z A
3 2
1 / 3
1 (1 3 ) 4
前项为负：表面能增加；后项为正：库仑能减小， 要求B0。所以，库仑能的减小表面能的增加。 理论上，A>100 的原子核裂变才能释放能量。
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§11 裂变与聚变
裂变一般不能自发发生，那么外界必须提供多 大的能量（激发能）才能发生裂变呢？定义激活能 为Ef，则发生裂变的条件是：激发能大于激活能。 理论和实验都表明，235U的激活能很低，热中子就足 以使其裂变，而238U的激活能比较大，中子的能量至 少大于1MeV时，裂变才有可能发生。
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U分裂过程：
§11 裂变与聚变
n 235 U 236 U * 144 Ba 89Kr 3n
144
Ba 144 La 144 Ce 144 Pr 144 Nd
89
-
-
-
-
89
Kr Rb Sr Y
89 89
-
-
n 235 U 236 U * 140 Xe 94Sr 2 n
β延迟中子发射
裂变反应堆
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§11 裂变与聚变
用手阻止核爆炸的人
二战期间的一天，加拿大著名的核物理学家斯罗达博 士正在实验室里主持着原子弹引爆临界试验工作。 要从亚临界到高超临界状态的转变，可以采用两种方 法，一是积木式的拼凑法，二叫压紧法（利用普通炸弹的 爆炸力量把分散的浓缩铀积压到一块，使它超过临界体积 而爆炸）。斯罗达博士的试验，就是在探索和解决这种引 爆的难题。 那天，斯罗达正与同事们研究两块放在轨道上的浓缩 铀对合的临界体积。意外发生了，拨动铀块的螺丝刀突然 滑落，两块铀在轨道上相向滑动，就在两块铀即将滑到一 起的关键时刻，斯罗达奋不顾身地用双手把它们阻隔开了， 避免了一起极其可怕的核爆炸。斯罗达受到高剂量的致命 辐射，出事之后的第九天，他就离开了人世。加拿大政府 和人民为了表彰这位优秀科学家对人类所做的贡献，把他 誉为“用双手掰开原子弹的人”。