文档介绍：第五章核裂变与核聚变
Nuclear Fission –Nuclear Fusion
原子核的裂变反应
1、自发裂变和诱发裂变
自发裂变:没有外来粒子轰击,原
子核自行裂变的现象。
诱发裂变:在外来粒子轰击下,原
子核才发生裂变的现象。
(1) 自发裂变
(a) 自发裂变的一般表达式:
其中
(b) 自发裂变的裂变能
由能量守恒:
发生自发裂变的条件:
从比结合能曲线看,A>90即可满足该条件
(c) 原子核的稳定性与裂变势垒
与α衰变的势垒穿透类似,原子核自发裂变也要穿透一个势垒,称为裂变势垒。自发裂变半衰期对于裂变势垒的高度非常敏感。
以考德威尔公式描述自发裂变半衰期对于裂变势垒高度的关系:
上式中为什么会出现因子?
按液滴模型,裂变时有两种力相互竞争:表面张力将力图使原子核保持球形;库仑力将使核的形变增大,最终有可能使它拉长而裂变。为此,定义裂变参数:
裂变势垒的近似公式(2/3<x<1):
表明随的加大,裂变势垒高度降低。因而自发裂变的概率增加。
对较小的核,尽管满足
但因裂变势垒太高,很难穿透势垒,所以,这些核对自发裂变是稳定的。
稳定核:
球形核势能Vsp<椭球形势能Vel;
而当:
球形核势能Vsp>椭球形势能Vel时,
球形核椭球形核裂变
原子核的稳定条件:
Vel  Vsp>0
所以实验发现,很重的核才发生自发裂变。
(d) 裂变份额
重核大多数具有放射性,自发裂变与衰变是相互竞争的过程,它们是重核蜕变的两种形式。
发生自发裂变过程的衰变常数记为
发生衰变过程的衰变常数记为
裂变份额定义为:
裂变碎片是很不稳定的原子核,一方面碎片处于较高的激发态,另一方面它们是远离稳定线的丰中子核而发射中子,所以自发裂变核又是一种很强的中子源。
(2) 诱发裂变
在外来粒子的轰击下,靶核与入射粒子形成复合核,复合核一般处于激发态,当其激发能大于裂变势垒时,会发生裂变。
(a) 中子诱发裂变的一般表达式为:
入射粒子可以是带电粒子或中子,主要研究中子诱发裂变。
复合核的形成过程中,由能量守恒:
设靶核静止,入射中子的动能为Tn
复合核激发能。