核裂变( 三 ) _生活百科

N）与质子数（Z）的比例（N/Z）偏大，均处于β稳定线的丰中子一侧，因此要经历一系列的β衰变而变成稳定核（见远离β稳定线的核素）。这就是裂变碎片的β衰变链。在β衰变过程中，有些核又可能发出中子，这此中子称为缓发中子。以上就是一个激发核裂变的全过程。裂变几率稳定的重核的基态能量总是低于裂变势垒，要越过势垒，才能发生裂变，处于基态的核可以通过量子力学的隧道效应，有一定的几率穿越势垒而发生裂变，这就是自发裂变。势垒越高，越宽，穿透的几率就越小，原子核自发裂变的平均寿命τ就越长，图2给出了几种重核的自发裂变半衰期 t┩（约0.693τ）。从图上可见裂变几率变化的总趋势是随Z/A（Z是原子核的电荷数，A是质量数）的增加而迅速增加，和液滴模型的预测一致（见后面裂变理论部分）。

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核裂变重核又可能受到外来因素的影响而激发，当激发能超过裂变势垒时，就有比隧道效应大得多的几率越过势垒发生裂变，这就是感生裂变。对于感生裂变，发生裂变的几率大小可用裂变截面（核反应、核反应截面）来衡量。对于低能中子引起的裂变，偶偶核与奇A核（见原子核）的情况有显着的差别。图3是奇A核铀-235和偶偶核铀 -238的中子裂变截面曲线。可以看到，只有当中子能量超过1MeV时，才能使铀-238裂变，这样的裂变称为有阈裂变，而铀－235却没有这个限制。这是由于偶偶核俘获热中子后形成的複合核的激发能低于裂变势垒，只有当入射中子能量足够高时，才能超过势垒；奇A核吸收一个中子的结合能较大，即使是热中子入射，形成的複合核的激发能也已超过了裂变势垒的高度。这就是为什幺只有铀-233 、铀-235、钸-239等奇A核才能做核燃料的主要原因。裂变产物重核在裂变时生成的核，在释放瞬发中子前，称为裂变碎片，释放瞬发中子后的核称为裂变产物，裂变产物又可分为未经β衰变的初级裂变产物和经过一次以上β衰变的次级裂变产物。β衰变不影响核的质量数，因此在讨论裂变产物的质量时不必区分这两种情况。实验上可以用下述方法来确定裂变碎片的质量分布；即同时测两个碎片的动能（或速度），再按能量守恆定律、动量守恆定律加上发射中子的校正，计算碎片的质量。为了确定释放中子后的裂变产物的质量分布，即产额曲线，常通过用放射化学方法进行元素分离，测量它的标识放射性射线能量及半衰期（见放射性）来确定。铀-235中子裂变产物的质量分布如图4 。在图上可以看到存在着两个峰，这是因为裂变后几率最大的质量分配不是均分（称为对称裂变），而是一个较重一个较轻（称为不对称裂变）。钍、铀等以及更重的核（一直到镄-256）在低激发能条件下，不对称裂变占优势。这是一个很突出的现象。裂变核的质量数增加时，重碎片峰的位置固定不变（A≈140），而轻碎片峰的位置向高质量移动。另外，随着激发能的增加（例如入射粒子能量增高时），对称裂变的成分逐渐上升。对于铋等比较轻的核素，对称裂变占优势，其碎片的质量分布只有一个峰。处在中间的核素（镭、锕）裂变时，质量分布出现三个峰,可以看出这是一种过渡状态。另一方面，镄-257热中子裂变时，又是对称裂变占优势。长期以来解释对称和不对称裂变的问题是裂变理论上的一个重大难题，迄今还没有得到公认的理论上的定量解释，但看来与原子核的壳效应有密切关係。