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核裂变资料可跳过

he裂变(资料可tiao过)

he裂变(Nuclearfission)又称he分裂,是一个原子he分裂成几个原子he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zhonghe反应形式。

只有一些质量非常大的原子he像铀(yóu)、钍(tǔ)等才能发生he裂变。这些原子的原子he在xi收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子he,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子he接着发生he裂变…,使过程持续进行下去,这zhong过程称作链式反应。原子he在发生he裂变时,释放出ju大的能量称为原子he能,俗称原子能。1千克铀-235的全buhe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。

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

裂变释放能量是因为原子he中质量-能量的储存方式以铁及相关元素(见he合成)的he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he能够分裂为较轻he(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he能够分裂并形成较轻的he,就会有能量释放出来。然而,很多这类重元素的he一旦在恒星内bu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he,比如铀-235的he,可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定he时,也能chu2发裂变。由于裂变本shen释放分裂的he内中子,所以如果将足够数量的放she1xing物质(如铀-235)堆在一起,那么一个he的自发裂变将chu2发近旁两个或更多he的裂变,其中每一个至少又chu2发另外两个he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he弹)和用于发电的he反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。对于he弹,链式反应是失控的爆炸,因为每个he的裂变引起另外好几个he的裂变。对于he反应堆,反应进行的速率用插入铀(或其他放she1xing物质)堆的可xi收bu分中子的物质来控制,使得平均起来每个he的裂变正好引发另外一个he的裂变。

he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he裂变。一般商用he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he反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂。

he裂变是一个原子he分裂成几个原子he的变化。只有一些质量非常大的原子he像铀、钍等才能发生he裂变。这些原子的原子he在xi收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子he,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子he接着发生he裂变…,使过程持续进行下去,这zhong过程称作链式反应。原子he在发生he裂变时,释放出ju大的能量称为原子he能,俗称原子能。1克铀235完全发生he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he武qi是氢弹,就是利用he聚变来发挥作用的。he聚变的过程与he裂变相反,是几个原子he聚合成一个原子he的过程。只有较轻的原子he才能发生he聚变,比如氢的同位素氘、氚等。he聚变也会放出ju大的能量,而且比he裂变放出的能量更大。太yang内bu连续进行着氢聚变成氦过程,它的光和热就是由he聚变产生的。

he裂变是怎样发现的?

莉泽·迈特纳(LiseMeitner)和奥多·哈恩(OttoHahn)同为德国柏林威廉皇帝研究所(KaiserWilhelmInstitute)的研究员。作为放she1xing元素研究的一bu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he,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zhong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zuo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dao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he时究竟发生了什么。

最后,奥多想到了一个办法:用非放she1xing的钡作标记,不断地探测和测量放she1xing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。确定在铀存在地条件下钡对放she1xing镭地反应。还重新测量了镭地确切衰变速度和衰变模式。这花了他们三个月地时间。

没等他们进行实质xing地实验。莉泽就不得不逃往瑞典。躲避上台地希特勒纳粹党。奥多只得独自进行他们地伟大地实验。

哈恩完成实验两周后。莉泽就收到了一份changchang地报告。其中记述了他实验地失败。哈恩用集束粒子liu轰击铀。却连镭也没得到。只探测到了更多地钡…钡远远多出了实验开始时地量。他感到迷惑不解。请求莉泽帮他解释这究竟是怎么回事。

一周后。莉泽穿着雪鞋在初冬地雪地里散步。这是一个画面从她心中一闪而过:原子将自shen撕裂开来。这个画面来得那么生动、惊人和强烈。她几乎从想象中就能感到原子he地tiao动。能听到原子撕裂时发出地咝咝声。

她立即认识到自己已经找到了答案:质子地增加使铀原子he变得很不稳定。从而发生分裂。他们又zuo了一个实验。证明当游离地质子轰击放she1xing铀时。每个铀原子都分裂成了两bu分。生成了钡和氪。这个过程还释放出ju大地能量。

就这样迈特纳发现了he裂变地过程。

将近4年之后,1942年12月2日下午2时20分,恩里克·费米扳动开关,几百个xi收中子的镉控制bang冲出石墨块和数吨氧化铀小球垒成的反应堆。费米在芝加哥大学斯塔格足球场的西看台下的地下网球场内堆放了4。2万个石墨块。这是世界上第一个he反应堆…是迈特纳发现的产物。1945年,原子弹的发明是她的he裂变发现的第二次应用。

我们应谨慎利用he裂变!

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