核裂变

       首先发现的核裂变是铀－235的裂变。铀－235和铀－233以及钚－239一样，当被慢中子轰击时都能进行裂变（还有其它重核也能进行核裂变，但是这三种是具有实际重要性的裂变物质）。一个重核能按照多种不同方式分裂成大小不同的两个碎核，同时有2～4个中子射出，下面是铀－235分裂的两种方式：

实际上轴－235裂变产物非常复杂，已经发现有35种元素（30Zn～64Gd），放射性核有200种以上。

       ［例］使用图24－3，粗略地计算1g铀－235按照下式裂变放出的能量

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

       解：从图24－3可以查到核平均生成能为

△Hf(140Ba)＝－810GJ·mol-1

△Hf(93Kr)＝－840GJ·mol-1

△Hf(235U)＝－730GJ·mol-1

△H(10n)＝0

我们可以按照求化学反应的生成热的方法计算△Hm

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

每克铀的焓变为：

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

       注意：1g铀裂变产生的能量相当于3吨烟煤燃烧所产生的能量。

       在裂变反应中，最值得注意的是：1个中子射进去，2～4个中子放射出来，慢中子对于产生裂变是有效得多。如果把放射出来的快中子减速，那么这2～4个慢中子又能再进行铀－235的裂变。依此类推，这过程称为链式裂变反应，见图24－4，且进行得非常快，在几微秒内，非常大的数量的核进行裂变并放出巨大的能量，结果产生原子爆炸。

       为什么金属铀的正常样品不按这种方式自发地爆炸？有两个原因：首先天然铀主要由同位素23892U组成，而可裂变的同位素23592U只占总量的0．7％。裂变过程产生的中子大部分被23892U俘获而不能进一步产生中子。裂变过程不可能继续下去。但是，就是很纯的235U也是常常不能自发爆炸。假若纯235U很少，很多中子将要跑出去了。那么，链式裂变就要停止。在原子爆炸之前，样品必须超过临界质量（即保持链反应必须的裂变物质的量）。在原子弾中，几块裂变物质，都低于临界质量，而且要分开放，才不致于发生链式裂变。当突然把它们放在一起时，便立即产生原子爆炸。