核裂變

核裂變  ， 在 - { zh - cn: 港臺稱作核分裂; zh - tw: 中國大陸稱作核裂變; } - ， 是指由較重的 （ 原子序數較大的 ） 原子 ， 例如鈾或鈽 ， 分裂成較輕的 （ 原子序數較小的 ） 原子的一種核反應或放射性衰變形式 。 核裂變是由莉澤 · 邁特納 、 奧托 · 哈恩 、 弗裏茨 · 施特拉斯曼及奧托 · 羅伯特 · 弗裏施等科學家在1938年發現 。 原子彈以及核電站的能量來源都是核裂變 。 早期原子彈應用鈽 - 239爲原料製成 。 而鈾 - 235裂變在覈電廠最常見 。 重核原子經中子撞擊後 ， 分裂成爲兩個較輕的原子 ， 同時釋放出數箇中子 ， 並且以伽馬射線的方式釋放光子 。 釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子 ， 從而形成連鎖反應而自發分裂 。 原子核分裂時除放出中子還會放出熱 ， 核電廠用以發電的能量即來源於此 。 因此核裂變產物的結合能需大於反應物的的結合能 。 核裂變會將化學元素變成另一種化學元素 ， 因此核裂變也是核遷變的一種 。 所形成的二個原子質量會有些差異 ， 以常見的可裂變物質同位素而言 ， 形成二個原子的質量比約爲 3:2 。 大部份的核裂變會形成二個原子 ， 偶爾會有形成三個原子的核裂變 ， 稱爲 ， 大約每一千次會出現二至四次 ， 其中形成的最小產物大小介於質子和氬原子核之間 。 現代的核裂變多半是刻意產生 ， 由中子撞擊引發的人造核反應 ， 偶爾會有自發性的 ， 因放射性衰變產生的核裂變 ， 後者不需要中子的引發 ， 特別會出現在一些質量數非常高的同位素 ， 其產物的組成有相當的機率性甚至混沌性 ， 和質子發射 、 α衰變 、 等單純由量子穿隧產生的裂變不同 ， 後面這些裂變每次都會產生相同的產物 。 原子彈以及核電站的能量來源都是核裂變 。 核燃料是指一物質當中子撞擊引發核裂變時也會釋放中子 ， 因此可以產生連鎖反應 ， 使核裂變持續進行 。 在覈電站中 ， 其能量產生速率控制在一個較小的速率 ， 而在原子彈中能量以非常快速不受控制的方式釋放 。 由於每次核分裂釋放出的中子數量大於一個 ， 因此若對鏈式反應不加以控制 ， 同時發生的核分裂數目將在極短時間內以幾何級數形式增長 。 若聚集在一起的重核原子足夠多 ， 將會瞬間釋放大量的能量 。 原子彈便應用了核分裂的這種特性 。 製成原子彈所使用的重核含量 ， 需要在90 % 以上 。 核能發電應用中所使用的核燃料 ， 鈾 - 235的含量通常很低 ， 大約在3 % 到5 % ， 因此不會產生核爆 。 但核電廠仍需要對反應爐中的中子數量加以控制 ， 以防止功率過高造成爐心熔燬的事故 。 通常會在反應爐的慢化劑中添加硼 ， 並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核分裂速度 。 從鎘以後的所有元素都能分裂 。 核分裂時 ， 大部分的分裂中子均是一分裂就立即釋出 ， 稱爲瞬發中子 ， 少部分則在之後 （ 一至數十秒 ） 才釋出 ， 稱爲延遲中子 。