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    夜宇星忽然拍手大笑道:“好喂!现在我们了解了曹乂的能力之后就能够更好的收拾他!”

    覃阆哀声叹气,眼中尽是虚无,但夜宇星丝毫不在乎,闪烁到特斯拉的面前,轻声道:“尼古拉,嘿嘿,麻烦你一下啦,给我讲解一下何为核聚变?”

    特斯拉微微一笑,但又表情严肃的道:“核聚变嘛……就是由轻原子核熔合生成较重的原子核,同时释放出巨大能量的核反应。为此,轻核需要能量来克服库仑势垒,当该能量来自高温状态下的热运动时,聚变反应又称“热核反应”。

    核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。

    如果是由重的原子核变化为轻的原子核,叫核裂变,如原子弹爆炸;如果是由轻的原子核变化为重的原子核,叫核聚变,如太阳发光发热的能量来源。

    核聚变,即氢原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时放出巨大的能量。核聚变不属于化学变化。

    热核反应,或原子核的聚变反应,是当前很有前途的新能源。参与核反应的氢原子核,如氢(氕)、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应(参见核聚变)。热核反应是氢弹爆炸的基础,可在瞬间产生大量热能,但目前尚无法加以利用。

    如能使热核反应在一定约束区域内,根据人们的意图有控制地产生与进行,即可实现受控热核反应。这正是目前在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。

    D(氘)和T(氚)聚变会产生大量的中子,而且携带有大量的能量(14.1),中子对于人体和生物都非常危险。

    聚变反应中子的真正麻烦之处在于中子可以跟反应装置的墙壁发生核反应。用一段时间之后就必须更换,很费钱。而且换下来的墙壁可能有放射性(取决于墙壁材料的选择),成了核废料。还有一个不好的因素是氚具有放射性,而且氚也可能跟墙壁反应。氘氚聚变只能算”第一代”聚变,优点是燃料无比便宜,缺点是有中子。

    “第二代”聚变是氘和氦3反应。这个反应本身不产生中子,但其中既然有氘,氘氘反应也会产生中子,可是总量非常非常少。如果第一代电站必须远离闹市区,第二代估计可以直接放在市中心。

    “第三代”聚变是让氦3跟氦3反应。这种聚变完全不会产生中子。这个反应堪称终极聚变。

    核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下太阳的能量来自它中心的热核聚变(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。

    原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核,叫核裂变,如原子弹爆炸;如果是由轻的原子核变化为重的原子核,叫核聚变,如太阳发光发热的能量来源。

    目前人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用,必须能够合理的控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变,但是现在看来还有很长的路要走。

    产生可控核聚变需要的条件非常苛刻。我们的太阳就是靠核聚变反应来给太EAsT全超导非圆截面核聚变实验装置阳系带来光和热,其中心温度达到1500万摄氏度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应,而地球上没办法获得巨大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿度才行。

    核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受,只能靠强大的磁场来约束。此外这么高的温度,核反应点火也成为问题。不过在2010年2月6日,美国利用高能激光实现核聚变点火所需条件。中国也有“神光2”将为我国的核聚变进行点火。

    目前,可行性较大的可控核聚变反应装置就是托卡马克装置。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。

    最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室,外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中的等离子体加热到很高的温度,以达到核聚变的目的。我国也有两座核聚变实验装置。

    核聚变释放的能量比核裂变更大.无高端核废料.可不对环境构成大的污染,而且反应过程容易控制,核事故风险极低!.燃料供应充足,地球上重氢有10万亿吨(每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油).无法用作核武器材料也就没有了政治干涉!

    (后证实,氢弹是根据核聚变反应制造的)劣势:反应要求极高,技术要求极高从理论上看,用核聚变制造武器和提供部分能源,是非常有益的。但目前人类还没有办法,对它们进行较好的利用。

    (对于核裂变,由于原料铀的储量不多,政治干涉很大,放射性与危险性大,核裂变的优势无法完全利用。截至2006年,核能(核裂变能)发电占世界总电力约15%。

    说明了核裂变的应用的规模之大,更能说明优势比核裂变更大的核聚变能源前景更加光明。科学家们估计,到2025年以后,核聚变发电厂才有可能投入商业运营。2050年前后,受控核聚变发电将广泛造福人类。)

    当四个氢原子在高温下靠得很近时,四个质子会撞到一起时,其中两个会发生衰变,释放出两个反中微子和正电子,变成中子。这两个正电子会与原子核外电子相互湮灭,形成两个光量子;剩下的一共有两个中子、质子和电子,恰好形成一个氦原子。绝大多是恒星都是通过质子的衰变而发出光芒,这在日常生活中也用途很大。

    比原子弹威力更大的核武器—氢弹,就是利用核聚变来发挥作用的。EAsT全超导非圆截面托卡马克实验装置核聚变的过程与核裂变相反,是几个原子核聚合成一个原子核的过程。

    只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘(dao)、氚(chuan)等。核聚变也会放出巨大的能量,而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程,它的光和热就是由核聚变产生的。

    核聚变能释放出巨大的能量,但目前人们只能在氢弹爆炸的一瞬间实现非受控的人工核聚变。而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务,就必须使核聚变在人们的控制下进行,这就是受控核聚变。

    实现受控核聚变具有极其诱人的前景。不仅因为核聚变能放出巨大的能量,而且由于核聚变所需的原料——氢的同位素氘可以从海水中提取。经过计算,1升海水中提取出的氘进行核聚变放出的能量相当于300升汽油燃烧释放的能量。

    全世界的海水几乎是“取之不尽”的,因此受控核聚变的研究成功将使人类摆脱能源危机的困扰。但是人们现在还不能进行受控核聚变,这主要是因为进行核聚变需要的条件非常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应。

    可以想象,没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服。尽管存在着许多困难,人们经过不断研究已取得了可喜的进展。科学家们设计了许多巧妙的方法,如用强大的磁场来约束反应,用强大的激光来加热原子等。

    可以预计,人们最终将掌握控制核聚变的方法,让核聚变为人类服务。利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的原子核而释出能量。

    最常见的是由氢的同位素氘(读"刀",又叫重氢)和氚(读"川",又叫超重氢)聚合成较重的原子核如氦而释出能量。核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。

    据测算,每升海水中含有0.03克氘,所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说是取之不竭的能源。

    至于氚,虽然自然界中不存在,但靠中子同锂作用可以产生,而海水中也含有大量锂。第二个优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质,所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行,所以是安全的。

    目前实现核聚变已有不少方法。最早的著名方法是"托卡马克"型磁场约束法。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场,把等离子体约束在很小范围内以实现上述三个条件。虽然在实验室条件下已接近于成功,但要达到工业应用还差得远。

    按照目前技术水平,要建立托卡马克型核聚变装置,需要几千亿美元。另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体,装入直径约几毫米的小球内。

    从外面均匀射入激光束或粒子束,球面因吸收能量而向外蒸发,受它的反作用,球面内层向内挤压(反作用力是一种惯性力,靠它使气体约束,所以称为惯性约束),就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样,小球内气体受挤压而压力升高,并伴随着温度的急剧升高。

    当温度达到所需要的点火温度(大概需要几十亿度)时,小球内气体便发生爆炸,并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短,只有几个皮秒(1皮等于1万亿分之一)。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去,所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。

    原理上虽然就这么简单,但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率,离需要的还差几十倍、甚至几百倍,加上其他种种技术上的问题,使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服,但其美好前景的巨大诱惑力,正吸引着各国科学家在奋力攀登。

    简单的回答:根据爱因斯坦质能方程E=mc^2;原子核发生聚变时,有一部分质量转化为能量释放出来。只要微量的质量就可以转化成很大的能量。两个轻的原子核相碰,可以形成一个原子核并释放出能量,这就是聚变反应,在这种反应中所释放的能量称聚变能。聚变能是核能利用的又一重要途径。最重要的聚变反应有:式中D是氘核(重氢)、T是氚核(超重氢)。

    以上两组反应总的效果是:即每“烧’掉6个氘核共放出43.24meV能量,相当于每个核子平均放出3.6meV。它比n+裂变反应中每个核子平均放出200/236=0.85meV高4倍。因此聚变能是比裂变能更为巨大的一种核能。核聚变能利用的燃料是氘(D)和氚。

    氘在海水中大量存在。海水中大约每600个氢原子中就有一个氘原子,海水中氘的总量约40万亿吨。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量。按目前世界消耗的能量计算,海水中氘的聚变能可用几百亿年。

    氚可以有锂制造。锂主要有锂-6和锂-7两种同位素。锂-6吸收一个热中子后,可以变成氚并放出能量。锂-7要吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽比氘少得多,也有两千多亿吨。

    用它来制造氚,足够用到人类使用氘、氘聚变的年代。因此,核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源。在可以预见的地球上人类生存的时间内,水的氘,足以满足人类未来几十亿年对能源的需要。

    从这个意义上说,地球上的聚变燃料,对于满足未来的需要说来,是无限丰富的,聚变能源的开发,将“一劳永逸”地解决人类的能源需要。六十多年来科学家们不懈的努力,已在这方面为人类展现出美好的前景。

    氘是相当丰富的氢同位素,在海洋中每6500个氢原子就有1个氘原子,这意味着海洋是极大量氘的潜在来源。仅在1L海水中就有1.03×10^22个氘原子,就是说每1Km^3海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量,这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量。

    要使原子核之间发生聚变,必须使它们接近到飞米级。要达到这个距离,就要使核具有很大的动能,以克服电荷间极大的斥力。要使核具有足够的动能,必须把它们加热到很高的温度(几百万摄氏度以上)。

    因此,核聚变反应又叫热核反应。原子弹爆炸产生的高温可引起热核反应,氢弹就是这样爆炸的。受控核聚变是等离子态的原子核在高温下有控制地发生大量原子核聚变的反应,同时释放出能量。

    氘是最重要的聚变燃料,海洋是氘的潜在来源,一旦能实现以氘为基本燃料的受控核聚变,人们就几乎拥有了取之不尽、用之不竭的能源。氢弹爆炸释放出来的大量聚变能、原子弹爆炸释放出来的大量裂变能,都是不可控制的。

    在第一颗原子弹爆炸后仅十多年,人们就找到控制裂变反应的办法,并建成了裂变电站。原以为氢弹炸爆后能建成聚变电站,但并不如此简单,即使在地球条件下能发生的聚变反应:31H+21H—→42He+10n+1.76×10^7eV也只能在极高的温度(&40000000℃)和足够大的碰撞几率条件下,才能大量发生。

    因此实际可作为能源使用的受控热核聚变反应,必须在产生并加热等离子体到亿万摄氏度高温的同时,还要有效约束这一高温等离子体。这就是近几十年内研究的难题和期望攻克的目标。

    中国的中科院物理所、中科院等离子物理所、西南物理研究院在实验工程和理论研究各方面都做了许多的工作,也取得了许多重要的进展。

    夜宇星笑道:“嘿嘿,原来这就是核聚变,那核裂变又是什么呢?”

    覃阆直接喝道:“这个弱智的问题,我来回答你。”

    可裂变重核裂变成两个、三个或更多个中等质量核的核反应。在裂变过程中有大量能量释放出来,且相伴放出2~3个次级中子。裂变反应包括用中子轰击引起的裂变和自发裂变两种。

    核裂变,又称核分裂,是指由重的原子,主要是指铀或钚,分裂成较轻的原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站或是核能发电厂的能量来源都是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见,加热后铀原子放出2到4个中子,中子再去撞击其它原子,从而形成链式反应而自发裂变。

    核裂变(Nuclearfission)又称核分裂,是一个原子核分裂成几个原子核的变化。核裂变只有一些质量非常大的原子核像铀(you)、钍(tu)等才能发生核裂变。

    这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变……,使过程持续进行下去,这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能,俗称原子能。

    1吨铀-235的全部核的裂变将产生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。

    铀裂变在核电厂最常见,加热后铀原子放出2到4个中子,中子再去撞击其它原子,从而形成链式反应而自发裂变。撞击时除放出中子还会放出热,再加快撞击,但如果温度太高,反应炉会熔掉,而演变成反应炉融毁造成严重灾害,因此通常会放控制棒(硼制成)去吸收中子以降低分裂速度。

    一个重原子核分裂成为两个(或更多个)中等质量碎片的现象。按分裂的方式裂变可分为自发裂变和感生裂变。自发裂变是没有外部作用时的裂变,类似于放射性衰变,是重核不稳定性的一种表现;感生裂变是在外来粒子(最常见的是中子)轰击下产生的裂变。

    核裂变是在1938年发现的,由于当时第二次世界大战的需要,核裂变被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子弹。原子弹的巨大威力就是来自核裂变产生的巨大能量。

    目前,人们除了将核裂变用于制造原子弹外,更努力研究利用核裂变产生的巨大能量为人类造福,让核裂变始终在人们的控制下进行,核电站就是这样的装置。

    聚焦核裂变(8张)1934年,E.费米等人用中子照射铀,企图使铀核俘获中子,再经过β衰变得到原子序数为93或更高的超铀元素,这引起了不少化学家的关注。在1934~1938年间,许多人做了这种实验,但是不同的研究者得到了不同的结果,有的声称发现了超铀元素,有的却说得到了镭和锕。

    1938年,o.哈恩和F.斯特拉斯曼做了一系列严格的化学实验来鉴别这些放射性产物,结论是:所谓的镭和锕实际上是原子量远比它们为小的镧和钡。对这种现象,只有假设原子核分裂为两个或两个以上的碎块才能给予解释。

    这种分裂过程被称为裂变。1939年L.迈特纳和o.R.弗里施首先建议用带电液滴的分裂来解释裂变现象。同年N.玻尔和J.A.惠勒在原子核液滴模型和统计理论的基础上系统地研究了原子核的裂变过程,奠定了裂变理论的基础。

    1940年,K.A.彼得扎克和Γ.Η.弗廖罗夫观察到铀核会自行发生裂变,从而发现了一种新的放射性衰变方式──自发裂变。1947年,钱三强等发现了三分裂(即分成三个碎片,第三个可以是α粒子,也可以是和另外两个碎片质量相近的碎片)。

    1955年,A.玻尔根据原子核的集体模型提出了裂变道的概念,把裂变理论推进了一步。1962年,c.m.波利卡诺夫等发现了自发裂变同质异能态。1967年,B.m.斯特鲁金斯基提出了在液滴模型基础上加壳修正的“宏观-微观”方法,导出了双峰裂变势垒,这是裂变研究史上的又一新成果。

    裂变释放能量是因为原子核中质量-能量的储存方式以铁及相关元素(见核合成)的核的形态最为有效。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,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。

    然而,很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成,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。不稳定的重核,比如铀-235的核,可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时,也能触发裂变。

    由于裂变本身释放分裂的核内中子,所以如果将足够数量的放射性物质(如铀-235)堆在一起,那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变,其中每一个至少又触发另外两个核的裂变,依此类推而发生所谓的链式反应。

    这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。对于核弹,链式反应是失控的爆炸,因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。

    对于核反应堆,反应进行的速率用插入铀(或其他放射性物质)堆的可吸收部分中子的物质来控制,使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。世界上第一座核反应堆核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,同时引发更多核裂变。

    一般商用核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)。商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂。发现过程莉泽·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。

    作为放射性元素研究的一部分,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核,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,这种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做的实验总是失败。从物理学上讲,比铀重的原子不可能存在是没有道理的。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核时究竟发生了什么。

    最后,奥多想到了一个办法:用非放射性的钡作标记,不断地探测和测量放射性的镭的存在。如果铀衰变为镭,钡就会探测到。他们先进行前期实验,确定在铀存在的条件下钡对放射性镭的反应,还重新测量了镭的确切衰变速度和衰变模式。

    这花了他们三个月的时间。没等他们进行实质性的实验,莉泽就不得不逃往瑞典,躲避上台的纳粹党。奥多只得独自进行他们的伟大的实验。哈恩完成实验两周后,莉泽就收到了一份长长的报告,其中记述了他实验的失败。

    哈恩用集束粒子流轰击铀,却连镭也没得到,只探测到了更多的钡——钡远远多出了实验开始时的量。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的雪地里散步,这时一个画面从她心中一闪而过:原子将自身撕裂开来。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核的跳动,能听到原子撕裂时发出的咝咝声。

    她立即认识到自己已经找到了答案:质子的增加使铀原子核变得很不稳定,从而发生分裂。他们又做了一个实验,证明当游离的质子轰击放射性铀时,每个铀原子都分裂成了两部分,生成了钡和氪。

    这个过程还释放出巨大的能量。就这样迈特纳发现了核裂变的过程。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,几百个吸收中子的镉控制棒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。这是世界上第一个核反应堆——是迈特纳发现的产物。1945年,原子弹的发明是她的核裂变发现的第二次应用。我们应谨慎利用核裂变!

    对裂变现象的研究,几十年来始终是核物理的一个活跃的分支。这是由于:①裂变有着重大的实用价值;2裂变是一个极复杂的核过程,研究这一过程有助于原子核物理学的发展。

    在裂变发现后,很快就弄清楚了,裂变时不但释放出巨大的能量,而且同时还发射出几个中子。既然中子能引起裂变,裂变又产生更多的中子,因此可以通过链式反应(见裂变反应堆)在宏观尺度上使原子核释放出能量来。

    这就找到了大规模利用核能的途径。除了巨大的核能在军事和能源方面的实际应用之外,随着反应堆的建立,放射性同位素开始大规模生产并广泛应用于工农医等各部门。

    从发现衰变到掌握原子能,是20世纪科学史上的重要一页。裂变是核的大形变集体运动的结果,弄清它的机制,了解裂变过程的各种复杂的现象,到现在仍然是一个需要继续努力研究的方向。因此对于核物理本身,裂变也具有很重要的意义。

    此外,自发裂变是决定最重的那些核素的稳定性的重要因素;裂变产物提供了大量的丰中子远离β稳定线的核素;裂变研究又提供了原子核在大形变条件下的各种特性(如变形核的壳效应)等等。所有这些都说明裂变是核物理的一个重要研究领域。

    下面按液滴模型的观点,简述裂变的全过程。核裂变处于激发态的原子核(例如,铀-235核吸收一个中子之后,就形成激发态的铀-236核)发生形变时,一部分激发能转化为形变势能。

    随着原子核逐步拉长,形变能将经历一个先增大后减小的过程。这是因为有两种因素在起作用:来自核力的表面能是随形变而增大的;来自质子之间静电斥力的库仑能却是随形变的增大而减小的。

    两种因素综合作用的结果形成一个裂变势垒,原子核只有通过势垒才能发生裂变。势垒的称为鞍点。到达最终断开的剪裂点后,两个初生碎片受到相互的静电斥力作用,向相反方向飞离。

    静电库仑能转化成两碎片的动能。初生碎片具有很大的形变,它们很快收缩成球形,碎片的形变能就转变成为它们的内部激发能。具有相当高激发能的碎片,以发射若干中子和γ射线的方式退激,这就是裂变瞬发中子和瞬发γ射线。

    退激到基态的碎片由于中子数(N)与质子数(Z)的比例(N/Z)偏大,均处于β稳定线的丰中子一侧,因此要经历一系列的β衰变而变成稳定核(见远离β稳定线的核素)。这就是裂变碎片的β衰变链。在β衰变过程中,有些核又可能发出中子,这此中子称为缓发中子。以上就是一个激发核裂变的全过程。

    稳定的重核的基态能量总是低于裂变势垒,要越过势垒,才能发生裂变,处于基态的核可以通过量子力学核裂变的隧道效应,有一定的几率穿越势垒而发生裂变,这就是自发裂变。

    势垒越高,越宽,穿透的几率就越小,原子核自发裂变的平均寿命τ就越长,给出了几种重核的自发裂变半衰期t┩(约0.693τ)。从图上可见裂变几率变化的总趋势是随Z/A(Z是原子核的电荷数,A是质量数)的增加而迅速增加,和液滴模型的预测一致(见后面裂变理论部分)。重核又可能受到外来因素的影响而激发,当激发能超过裂变势垒时,就有比隧道效应大得多的几率越过势垒发生裂变,这就是感生裂变。

    对于感生裂变,发生裂变的几率大小可用裂变截面(核反应、核反应截面)来衡量。对于低能中子引起的裂变,偶偶核与奇A核(见原子核)的情况有显著的差别。

    是奇A核铀-235和偶偶核铀-238的中子裂变截面曲线。可以看到,只有当中子能量超过1meV时,才能使铀-238裂变,这样的裂变称为有阈裂变,而铀-235却没有这个限制。

    这是由于偶偶核俘获热中子后形成的复合核的激发能低于裂变势垒,只有当入射中子能量足够高时,才能超过势垒;奇A核吸收一个中子的结合能较大,即使是热中子入射,形成的复合核的激发能也已超过了裂变势垒的高度。这就是为什么只有铀-233、铀-235、钚-239等奇A核才能做核燃料的主要原因。