核裂变( 四 ) _生活百科

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核裂变核裂变所形成的某一给定质量的初级裂变产物大部分是一些很不稳定的丰中子同质异位素（称为质量链）。其中不同电荷数Z的裂变产物的产额P(Z)服从高斯分布：

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公式式中C是与质量、电荷无关的常数，Zp是该质量链中最可几电荷数（在此一般趋势上还有奇偶效应，Z为偶数时产额比Z为奇数时大）。碎片分开时，由于库侖斥力，可以具有很大的动能，例如热中子导致的铀-235裂变，碎片的平均动能可达170MeV左右，占了裂变释放的总能量80%以上。在不少情况下，不同方向飞出的碎片数依赖于出射束与入射束的夹角，即角分布出现各向异性。通过对碎片角分布的研究，可以进一步了解裂核变机制。实验表明：裂变碎片角分布与入射粒子的能量和自旋有密切关係，也与裂变核本身的质量、电荷和自旋有关。裂变中子原子核裂变时发射出来的中子分瞬发中子和缓发中子两类，瞬发中子占绝大部分，其中主要又是从碎片蒸发出来的；缓发中子只占很小的份额（千分之几）。① 瞬发中子的能量分布很宽，从零一直延伸到15MeV左右，主要部分在0.1～5MeV区域。其能谱可用麦克斯韦谱来近似描述，即：

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公式式中TM是麦克斯韦分布的一个参量，等于中子平均能量的

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公式倍。铀-235热中子裂变的裂变中子谱的峰在0.8MeV附近，平均能量在2MeV左右。缓发中子也具有连续能谱，其平均能量在1MeV以下。即使是同样的核在同样条件下裂变，每次裂变事件发射的中子数也不固定。有的不发射中子，多数发射两三个中子，最多可有七八个。其平均值（不是整数）称为平均裂变中子数尌。当裂变核的激发能增加时，尌随之增加；一般地说，在裂变核的原子序数或质量数增加时，尌也随之增大。尌的大小，对链式反应装置的临界条件起关键作用（见裂变反应堆）。在反应堆计算中，有时使用另一个参量，即燃料核素每吸收一个中子相应发出的平均裂变中子数。这个参量称为有效裂变中子数，用尌eff或η表示。它与尌的关係为：

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公式式中σf和σA分别为裂变截面和总吸收截面。② 缓发中子所占份额虽然很小，但在慢中子裂变反应堆的控制上却起着重要作用。裂变理论关于裂变的全现象尚无为人们普遍接受的完整统一的理论，但是，关于裂变的各个方面，则已发展了一些较成熟的理论模型。裂变势能曲面的计算最初是套用液滴模型的方法。即把原子核看成均匀带电的不可压缩的液滴，用一组形变参量描写核的各种形状，原则上可以计算出各种变形下的势能。在得出的势能曲面（多维空间的曲面）上沿着能量最低的谷底，可以画出裂变的“途径”，并求出势垒的各参量。在这个模型中，原子核的Z/A是一个关键的量，它反映了质子之间库侖相互作用能量与核子之间核力相互作用的表面能量之比。Z/A越大，裂变势垒就越低，自发裂变几率也越大，这是和实验测定的半衰期的变化趋势一致的。液滴模型虽有不少成功之处，但它不能解释低激发能裂变中不对称裂变优先等一些重要现象。为了改进这种模型，斯特鲁金斯基引入了把液滴模型和壳层模型巧妙结合起来的“巨观－微观混合模型” 。按照这种模型，原子核的势能分为平滑部分和涨落部分两项之和。