核裂变是什么？核裂变原理是什么

什么是核裂变

自从30年代中期开始，法国、德国和意大利各国的著名物理学家相互之间便展开了研究如何分裂重原子方面的角逐。宣告这场比赛正式开始的是著名的法国物理化学学家弗雷德里克·约里奥一居里，他在因发现人工放射性而破授予1935的诺贝尔化学奖（和他的妻子，伊雷娜·约里奥-居里-起）时，宣布说，爆炸原子核链式反应将释放巨大的可用能量。

然而，在1938年底，奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼（利斯·迈特纳因为是奥地利籍的犹太人，在希特勒侵入奥地利后逃到了瑞典）却惊异地发现对铀的撞击 产生了名为钡的放射性轻元素。 哈恩和施特拉斯曼把结果发送给在斯德哥尔摩的迈特纳。在那儿，她和她的外甥、物理学家奥托·弗里施试图解开这个谜。他们得出结论说铀原子核没有像预料的那样发射出粒子或粒子束，而是被加长，形成了一个腰，然后断裂成两个几乎相等但比原原子核轻得多的碎片，它们的总质量小于最初的铀原子核质量，其间相差的质量转化成了能量。

迈特纳给这个过程取名为裂变。约里奥-居里进一步发现铀的裂变释放出多余的中子，能够用来依次分裂别的铀原子。这为原子弹的理论依据--爆炸链式反应打下了基础。

战争期间，奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼一直留在德国。哈恩于1945年春季破盟军逮捕。被拘留在英国时，他得悉自己获得了1944年的诺贝尔化学奖。

到了受奖时，他得知裂变装置对广岛、长崎的毁灭负有不可推卸的责任，因而深为苦恼，他也不再因自己的科学成就而踌躇满志。战后，一直心感负疚的奥托·哈恩成为核武器控制运动的主要倡导者。 核裂变和核聚变 核能是能源家族的新成员，它包括裂变能和聚变能两种主要形式。

裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量，目前已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。 核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。

自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素？？氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了150亿年。氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高温度，一旦某一环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。也就是说，聚变堆是次临界堆，绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核(裂变)电站的事故，它是安全的。

因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就是为什么世界各国，尤其是发达国家不遗余力，竞相研究、开发聚变能的原因所在。 其实，人类已经实现了氘氚核聚变？？氢弹暴炸，但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难，人类需要的是实现受控核聚变，以解决能源危机。聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，也即进入物质第四态。

等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中，由于高温，电子已获得足够的能量摆脱原子核的束缚，原子核完全裸露，为核子的碰撞准备了条件。当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。

等离子体的温度、密度和热能约束时间三者乘积称为“聚变三重积”，当它达到1022时，聚变反应输出的功率等于为驱动聚变反应而输入的功率，必须超过这一基本值，聚变反应才能自持进行。由于三重积的苛刻要求，受控核聚变的实现极其艰难，真正建造商用聚变堆要等到21世纪中叶。作为21世纪理想的换代新能源，核聚变的研究和发展对中国和亚洲等能源需求巨大、化石燃料资源不足的发展中国家和地区有特别重要的战略意义。

受控热核聚变能的研究分惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性，构造一个特殊的磁容器，建成聚变反应堆，在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大的进展，托卡马克类型的磁约束研究领先于其他途径。

受控热核聚变能研究的一次重大突破，就是将超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上，建成了超导托卡马克，使得磁约束位形的连续稳态运行成为现实。超导托卡马克是公认的探索、解决未来具有超导堆芯的聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。目前，全世界仅有俄、日、法、中四国拥有超导托卡马克。

法国的超导托卡马克Tore-supra体积是HT-7的17.5倍，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒条件下，等离子体温度为两千万度，中心密度每立方米1.5x10的19次方，放电时间是热能约束时间的数百倍。 重水是什么？ 水在电流的作用下，能分解成氢气和氧气。但是在电解水的过程中，有一个奇怪的现象，就是电解到最后，总剩下少量的水，无论怎样都不能再分解了。直到1932年，美国物理学家尤雷用光谱分析发现了重氢，人们才搞清楚，这难以电解的水，原来是由重氢和氧组成的。

普通的氢原子也叫氕，它的原子核就含一个质子，无中子，相对原子质量为
1.�氕与氧结合，成为普通的水，它的相对分子质量为1
8.�重氢又叫氘，这个字在希腊语里是“第二”的意思。

氘的原子核比普通的氢原子核多一个中子，故相对原子质量为
2.�氘与氧的化合物也是水，不过它的相对分子质量为20，比普通�。

核裂变原理是什么？

核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。

裂变释放能量是与原子核中质量－能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。对于核弹，链式反应是失控的爆炸，因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。

对于核反应堆，反应进行的速率用插入控制棒来控制，使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。

什么是核裂变?

编辑词条 核裂变 核裂变(Nuclear fission)又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。是指由重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。

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。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1千克铀-235的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时)，与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。另见裂变和聚变。

核裂变是在1938年发现的，由于当时第二次世界大战的需要，核裂变被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子弹。原子弹的巨大威力就是来自核裂变产生的巨大能量。目前，人们除了将核裂变用于制造原子弹外，更努力研究利用核裂变产生的巨大能量为人类造福，让核裂变始终在人们的控制下进行，核电站就是这样的装置。

裂变释放能量是因为原子核中质量－能量的储存方式以铁及相关元素(见核合成)的核的形态最为有效。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。

然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成，即使在形成时要求输入能量(取自超新星爆发)，它们却是很稳定的。不稳定的重核，比如铀-235的核，可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。

由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质(如铀-235)堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。对于核弹，链式反应是失控的爆炸，因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。对于核反应堆，反应进行的速率用插入铀(或其他放射性物质)堆的可吸收部分中子的物质来控制，使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。

核裂变所释放的高能量中子移动速度极高(快中子)，因此必须通过减速，以增加其撞击原子的机会，同时引发更多核裂变。一般商用核反应堆多使用慢化剂将高能量中子速度减慢，变成低能量的中子(热中子) 。商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂。 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。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。

比原子弹威力更大的核武器是氢弹，就是利用核聚变来发挥作用的。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。 核裂变是怎样发现的？ 莉泽·迈特纳（Lise Meitner）和奥多·哈恩（Otto Hahn）同为德国柏林威廉皇帝研究所（Kaiser Wilhelm Institute）的研究员。

作为放射性元素研究的一部分，迈特纳和哈恩曾经奋斗多年创造比铀重的原子（超铀原子）。用游离质子轰击铀原子，一些质子会撞击到铀原子核，并粘在上面，从而产生比铀重的元素。这一点看起来显而易见，却一直没能成功。 他们用其他重金属测试了自己的方法，每次的反应都不出所料，一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。

可是一到铀，这种人们所知的最重的元素，就行不通了。整个20世纪30年代，没人能解释为什么用铀做的实验总是失败。 从物理学上讲，比铀重的原子不可能存在是没有道理的。

但是，100多次的试验，没有一次成功。显然，实验过程中发生了他们没有意识到的事情。他们需要新的实验来说明游离的质子轰击铀原子核时究竟发生了什么。 最后，奥多想到了一个办法：用非放射性的钡作标记，不断地探测和测量放射性的镭的存在。

如果铀衰变为镭，钡就会探测到。 他们先进行前期实验，确定在铀存在的条件下钡对放射性镭的反应，还重新测量了镭的确切衰变速度和衰变模式。这花了他们三个月的时间。

没等他们进行实质性的实验，莉泽就不得不逃往瑞典，躲避上台的希特勒纳粹党。奥多只得独自进行他们的伟大的实验。 哈恩完成实验两周后，莉泽就收到了一份。

核裂变原理是什么?

核裂变首先由初始中子加速器加速中子，加速了的中子去轰击其他的原子核（目前原子核最容易炸开的只有两种材料铀和钚），其他原子核被炸开，又产生了更多的中子，这些中子又去轰击其他的原子核，这样就产生了核裂变。于是就产生了极高的温度。

核裂变是一种链式反应，如果不加以控制，就会越来越大，能量会蓄积得不可控制，于是，人们就在核裂变反应堆里插入一根炭棒，这样就可以控制核裂变反应的大小了。

什么叫做原子核裂变

原子核裂变，一般是指一个重原子核分裂成为两个质量为同一量级的碎块，并释放出能量的现象。原子核裂变具有两种模式，一种是由重原子核、自发地裂变，并释放出能量。

另一种是在中子的作用下而引发的核裂变，例如，中子轰击铀－235时发生的核裂变n＋U――――→两个碎块＋2或3个中子＋200MeV中子轰击铀－235，产生的结果是，原子核碎成两个碎块释放能量，另外还会释放出两三个中子。这种原子核裂变方式，是人类迄今为止大量释放原子能的主要方式。