裂变过程：释放核能的原理和应用

核裂变是一个原子核分裂成几个较小部分（轻核）的核反应。它通常会伴生自由中子和光子（以y射线的形式）并释放大量能量。生成的两个轻核一般质量相近，以常见的易裂变同位素来讲，通常形成的两原子核质量比约为3:2^[1]。裂变通常为二分裂，但偶尔（的概率）也会形成三个带正电荷的碎片，称为三分裂。

核裂变通常足由中子撞击引发的高能核反应．但偶尔也会以放射性衰变的形式自发产生，尤其是一些原子量非常高的同位素。核裂变的产物构成具有不可预知性（有相当大的随机性和混沌性）,与质子发射、α衰变、集群衰变这些产物恒定的单纯由量子穿隧产生的裂变完全不同。

重核原子的裂变是释放大量能量的放热反应．主要包括电磁辐射释放的能量与分裂碎片的动能（加热了发生裂变反应的大宗材料）。为了确保裂变产生能量，裂变产生元素的总结合能必须小于初始元素的结合能。核裂变产生的碎片与初始原子不足同一种元素，因此核裂变是核嬗变的一种形式。^[1]

核裂变产生的能量既可以用于发电，也可以驱动核武器爆炸[¹]。这两种用途都是可能的，因为被称为核燃料的物质在受到裂变中子撞击发生裂变的过程中会发生分裂，此时它们又会被释放出的中子撞击。这使裂变能成为可自持的链式反应。若对反应速率加以控制则可以像核反应堆那样释放能量，反之，速度失控的极快速裂变反应即成为核武器。

核燃料蕴含的自由能量是同等质量下化学燃料（如汽油）所蕴含的数百万倍，这使核裂变成为非常诱人的能源。然而，核裂变的产物比作为裂变燃料的一般重元素的放射性强很多，并且它们在裂变后相当长的时间里仍然能保持这个状态，这就产生了核废料问题。对于核废料积累与核武器的潜在破坏力的关注可能抵消核能作为优质能源的优势，并导致一直在持续的关于核能的政治争论。(www.xing528.com)

裂变过程是一种诱发裂变反应。铀-235原子核吸收一个缓慢移动的中子后立刻变为铀-236原子核，并转而分裂为快速运动的较轻元素（裂变产物）同时释放三个自由中子。二分裂变的各阶段如液滴模型所示。能量注入使原子核变形为梭状的“雪茄”形，然后又变为“花生”形，随后，它的两瓣超过了强吸引力的距离后会分裂为带同种电荷的两片，并因互斥而相互远离。要注意的是在这一模型中，两个分裂碎片大小相当（见图2-1）。

图2-1 诱发裂变反应（来自维基百科公共资源）