裂變原子是指可發生核裂變的原子。
基本介紹
- 中文名：裂變原子
- 外文名：Fission atoms
- 過程：核裂變
核裂變,核裂變歷史,裂變反應,裂變產物,核裂變模型理論簡介,1.核裂變動力學模型,2.裂變微觀模型,3.裂變統計模型,
裂變原子是指可發生核裂變的原子。冰受熱變成水是一種物理變化，氫氣和氧氣反應變成水是一種化學變化，但是在這些變化中組成水的氫原子和氧原子的原子核都沒有發生變化。實際上原子核也是能變化的，目前人們已經知道原子核可以發生兩種變化：核裂變和核聚變。
核裂變
核裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。只有一些質量非常大的原子核像鈾（yóu）、釷（tǔ）等才能發生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個中子以後會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核，同時放出二個到三個中子和很大的能量，又能使別的 原子核接著發生核裂變，使過程持續進行下去，這種過程稱作鏈式反應。原子核在發生核裂變時，釋放出巨大的能量稱為原子核能，俗稱原子能。1克鈾235 完全發生核裂變後放出的能量相當於燃燒2.5噸煤所產生的能量。
核裂變歷史
核裂變是在1938年發現的，由於當時第二次世界大戰的需要，核裂變被首先用於製造威力巨大的原子武器——核子彈。核子彈的巨大威力就是來自核裂變產生的巨大能量。目前，人們除了將核裂變用於製造核子彈外，更努力研究利用核裂變產生的巨大能量為人類造福，讓核裂變始終在人們的控制下進行，核電站就是這樣的裝置。
裂變反應
全稱“原子核裂變反應”、“核裂變反應”。中子與重核作用後，導致重核分裂成碎片的核反應。每次裂變反應一般將產生兩個裂變碎片，平均放出2~3個新中子，並釋放200MeV左右的能量。核分裂過程如附圖所示。重核A吸收中子，形成一個處於激發態的覆核B，如果激發能足夠大，則變成啞鈴狀覆核C，啞鈴兩端的靜電斥力足以克服結合能時，原子核即發生分裂。可裂變核為數不多，主要有釷232、鈾233、鈾235、鈾238、鈽239、鈽240等數種，其中，鈾233、鈾235和鈽239可由任何能量的中子引起分裂，釷232、鈾238和鈽240則需由高能中子方能引起裂變；上述各種元素均稱為“可裂變元素”，而其中的鈾 233、鈾235和鈽239稱為“易裂變元素”。
裂變產物
亦稱“裂變碎片”，簡稱“裂變物”。在中子轟擊下可裂變元素分裂後的碎片。裂變反應所生成的初級裂變產物計有80餘種，質量數為72~160，且不同能量的中子引起的裂變產物的產額分布不同。但質量數為95和139附近的兩種裂變產物的產額最大，對稱分裂的裂變產物產額有極小值，且與入射中子能量有關（見附圖）。裂變產物一般都有過多的中子，需經一系列的β衰變後方能達到穩定，且在衰變過程中還會釋放出大量的γ射線。顯然，β和γ輻射對反應堆的安全至為重要，如反應堆熱禁止層和生物禁止層設計，以及停堆冷卻系統的設計均與此有關。
核裂變模型理論簡介
裂變是在所有核了平等參與的量了多體體系在多維空問中的大振幅運動，同時又有複雜的兩體（和多體）關聯造成的成團效應，所以這一問題長期以來一直被稱為“核物理研究的硬骨頭”，它的解決是對理論研究的最終“挑戰”。所以，儘管裂變發現已有70餘年，理論有很大發展且套用廣泛，但是現在仍沒有一個理論或模型能白洽地預言所有核從低能到高能的所有可觀察量。因此只能採用各種模型作唯像的近似處理，從而進行理論計算。
1.核裂變動力學模型
動力學模型的原理是把原了核看成一連續介質，把核形變參量看做集體運動坐標，把形狀變化和內部粒了運動的相互作用看成為導致集體運動的耗散和擴散機制加上上標。這種模型僅適用於激發能較高且量了效應可以忽略的核裂變過程，但為了與低能區的實驗數據進行比較，有時也將這種模型的理論計算結果試用於激發能較低的裂變。動力學模型是研究核裂變的一種非常重要模型，也是本課題小組所主要採用的研究模型之一，所以本文將對這種模型進行較詳細的討論，為核裂變模型理論的研究工作奠定理論基礎。
2.裂變微觀模型
動力學模型僅適用於激發能較高的裂變多粒了體系，且存在著如下幾個基本問題：首先是這種模型不適用於量了效應明顯的低能裂變現象；其次是這種模型依賴於形變參量的選擇，因而具有很大的隨意性，缺乏明確的標準；第三是質量張量、耗散張量的計算也缺乏可靠的理論基礎。因此，為了填補動力學模型在描述核裂變過程中的缺陷，人們提出了微觀模型及統計模型等，從不同的角度解釋裂變後的各種現象，研究裂變機制。
3.裂變統計模型
以上微觀模型和動力學模型都是核裂變在一定的動力學規律下研究核形狀隨時問變化過程。核裂變是一種非常複雜的多粒了集體運動過程，雖然很多情況下的核反應都可以套用動力學來處理，但是套用動力學處理裂變問題時在現有的技術條件下是非常困難的。統計方法是一門高度成熟的處理複雜多體問題的學科，套用統計模型處理複雜的核裂變問題或許是一種行之有效的方法。統計模型假設系統在斷點處於統計平衡。因此，對於任何一種核態，只需要計算它的狀態數，便可求得這種核態的兒率。統計模型在處理裂變的實際套用中也存在著缺點，如對於裂變斷點的選取缺乏必要的判據，這使得統計模型理論也常帶有相當程度的任意性。
