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核裂變

       首先發(fā)現(xiàn)的核裂變是鈾－235的裂變。鈾－235和鈾－233以及钚－239一樣，當被慢中子轟擊時都能進行裂變（還有其它重核也能進行核裂變，但是這三種是具有實際重要性的裂變物質）。一個重核能按照多種不同方式分裂成大小不同的兩個碎核，同時有2～4個中子射出，下面是鈾－235分裂的兩種方式：

實際上軸－235裂變產(chǎn)物非常復雜，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有35種元素（30Zn～64Gd），放射性核有200種以上。

       ［例］使用圖24－3，粗略地計算1g鈾－235按照下式裂變放出的能量

（235）（92）U+（1）（0）n→（140）（56）Ba+（93）（36）Kr+3（1）（0）n

       解：從圖24－3可以查到核平均生成能為

△Hf(140Ba)＝－810GJ·mol-1

△Hf(93Kr)＝－840GJ·mol-1

△Hf(235U)＝－730GJ·mol-1

△H(10n)＝0

我們可以按照求化學反應的生成熱的方法計算△Hm

△Hm＝［140X（－810）＋93X（－840）－235X（－730）］GJ·mol-1≈－20000GJ·mol-1

每克鈾的焓變?yōu)椋?/p>

△H＝－20000(GJ/mol)×(1mol/235g)＝－85GJ·g-1

       注意：1g鈾裂變產(chǎn)生的能量相當于3噸煙煤燃燒所產(chǎn)生的能量。

       在裂變反應中，最值得注意的是：1個中子射進去，2～4個中子放射出來，慢中子對于產(chǎn)生裂變是有效得多。如果把放射出來的快中子減速，那么這2～4個慢中子又能再進行鈾－235的裂變。依此類推，這過程稱為鏈式裂變反應，見圖24－4，且進行得非常快，在幾微秒內，非常大的數(shù)量的核進行裂變并放出巨大的能量，結果產(chǎn)生原子爆炸。

       為什么金屬鈾的正常樣品不按這種方式自發(fā)地爆炸？有兩個原因：首先天然鈾主要由同位素23892U組成，而可裂變的同位素23592U只占總量的0．7％。裂變過程產(chǎn)生的中子大部分被23892U俘獲而不能進一步產(chǎn)生中子。裂變過程不可能繼續(xù)下去。但是，就是很純的235U也是常常不能自發(fā)爆炸。假若純235U很少，很多中子將要跑出去了。那么，鏈式裂變就要停止。在原子爆炸之前，樣品必須超過臨界質量（即保持鏈反應必須的裂變物質的量）。在原子弾中，幾塊裂變物質，都低于臨界質量，而且要分開放，才不致于發(fā)生鏈式裂變。當突然把它們放在一起時，便立即產(chǎn)生原子爆炸。