核裂变产物 _生活百科

核裂变产物【核裂变产物】核裂变产物即指核裂变过程中生成的产物。核裂变是指由较重的（原子序数较大的）原子，主要是指铀或钸，裂变成较轻的（原子序数较小的）原子的一种核反应形式。核子弹以及核电站的能量来源都是核裂变。早期核子弹套用（以铀-238製备的）钸-239为原料製成，而铀-235裂变在核电厂最常见，由钍-232製备的铀-233也在实验堆中使用。
基本介绍中文名：核裂变产物
外文名：Nuclear fission product
领域：核物理
简介核裂变产物即指核裂变过程中生成的产物。核裂变是指由较重的（原子序数较大的）原子，主要是指铀或钸，裂变成较轻的（原子序数较小的）原子的一种核反应形式。核子弹以及核电站的能量来源都是核裂变。早期核子弹套用（以铀-238製备的）钸-239为原料製成，而铀-235裂变在核电厂最常见，由钍-232製备的铀-233也在实验堆中使用。特点与种类重核原子经中子撞击后，裂变成为两个较轻的原子，这就是最初的裂变产物。由于重原子核的中子含量很高，大约60%（如钸-239含有145箇中子），而轻的稳定原子核中子含量较低（50%~55%），因此裂变产物中都含有过多的中子。这些富含中子的裂变产物都通过系列β衰变（把中子变成质子的反应）最终变成稳定核，这一过程中将产生一系列放射性裂变产物，每个β系列都维持质量数不变，都以一个稳定核为终点。例如氪-92 → 铷-92 → 锶-92 → 钇-92 → 锆-92 。核裂变生成众多不同产物，可以按照质量数分成不同的β系列，而这些不同系列（即不同质量数）的种类分布也是有规律的。如右图所示，每个重核都大致裂变成大小两个轻核，一个质量数在86~107之间（氪、铷、锶、钇、锆、铌、钼、鎝、钌、铑、钯、银、镉），一个质量数在131-148之间（锡、锑、碲、碘、氙、铯、钡、镧、铈、鐠、钕、鉕、钐、铕）。此外，微量的（0.2~0.4%）三裂式裂变，除了大小两个轻核外，还产生一个微小的氦-4或氚核。放射性危害由于核反应堆存在核泄露的隐患，因此放射性裂变产物受到广泛关注。事实上，也是很幸运的，没有半衰期为百年至二十万年之间的裂变产物，因此放射性裂变产物可以分成两类，一类放射性强，但是可以在数百年内衰变殆尽；另一类放射性很弱，它们的放射性低于相应裂变原料，即放射性矿物，採用废料回填矿坑的办法就能达成“核工业降低地壳的放射性总量” 。第一类强放射性的裂变产物中，绝大多数半衰期很短，在泄露数月内就很快耗尽，但有几个核素半衰期在数年到数十年之间，列于上表“中寿命核裂变产物”，它们造成的影响将持续数十至数百年。其中最值得关注的是铯-137和锶-90，它们的半衰期都约为30年（寿命很长），而且裂变产额都较高（产量很大），这两种原子核是裂变产物放置数年至数百年间放射性的主要来源（因为其它强放射性核或者数年内耗尽，或者含量太低）。如上表所示，铯-137和锶-90的产额和衰变能都显着地比其它核素高。不幸的是，这两种中长期辐射主力核素，恰巧都容易进入生物体内：铯和锶两种元素的化学性质分别与钾和钙相似，容易被人体吸收，特别是锶容易代替钙沉积在骨骼中，因此对铯-137和锶-90的回收利用或无害化处理十分重要。此外一些极短寿命的放射性产物也颇受关注，特别是碘-131，虽然数个月就能衰变殆尽，但它极易被人体吸收富集；另外，铯-134和锶-89是另两个短寿强放射性核素，对人体伤害方式与铯-137和锶-90相同，只是危害时间更集中。以上五个核素正是裂变产物泄漏造成数次人体伤害事故的主要元兇，相关数据列于下表：核素裂变产额半衰期衰变产物衰变能生物体相似物富集于器官传播对策碘-131~3%8.02天β氙971 keV碘-127甲状腺大气水体服用碘化钾片铯-1376.3%30.2年β钡1174 keV钾肝、肾、肌肉大气水体深耕、钾肥普鲁士蓝铯-134<6.8%2.06年β钡1548 keV锶-904.5%27.7年ββ锆2826 keV钙骨骼，无法排出尘埃土壤中撒石灰锶-89~3%50.5天β钇982 keV第二类裂变产物放射性很低，却“太长寿”，最值得关注的是碘-129、鎝-99和铯-135 。虽然它们放射性比相应数量的铀矿原料低，但比铀矿更容易游离于自然水体之中，它们分别以I、TcO4和Cs形式溶解在水中，而且难以沉积，造成大自然水体的近乎永久性的放射性污染。因此它们的隔绝存放尤为重要。它们被自然水体稀释后，辐射量远低于自然界的辐射背底，不对人体健康造成影响，而且即使多量摄入也很容易排出。此外，核泄漏或核爆炸造成的放射污染还包括钸铀等锕系元素的污染，它们不属于核裂变产物。