[科普中国]-诱发裂变

原理

在外来粒子轰击下，入射粒子与靶核组成复合核，复合核的激发能超过裂变势垒的高度时，裂变的几率显著增加。这种裂变称为诱发裂变。在诱发裂变中，中子裂变最重要。中子与靶核之间没有库仑势垒，能量很低的中子就可进入核内使核激发而发生裂变。裂变过又有中子发射，从而形成链式反应。

热中子可引起裂变的核素叫做易裂变核，又称核燃料。235U，239Pu和233U等都是核燃料。235U天然存在，但丰度很小。239Pu和233U要由核反应产生。

分类用快，慢中子，各种轻，重的带电粒子以及光子，介子等都能诱发裂变。

**低能裂变：**当轰击粒子能量较低时，重核与入射粒子“熔合”生成复合核，然后分裂，这种裂变称为低能裂变。

**高能裂变：**当入射粒子能量较高时，入射粒子与单个粒子直接发生作用，发生裂变时常伴有散裂反应，这种裂变称为高能裂变。2

诱发粒子由于中子不带电，故进入原子核时不需要克服库伦势垒，低能中子甚至热中子（其能力为0.025eV，相当于室温下的kT值）就可以进入核内，因而中子诱发的裂变最为重要。

费米首先在1934年提出并用中子轰击原子核，发现许多人工放射性核素，1938年哈恩和斯特拉斯曼用中子轰击铀核得到裂变产物，费米因此而获得1938年诺贝尔物理学奖。

产生诱发裂变的入射粒子除了中子外还可以是带电粒子，当然带电粒子需要有较高的能量。当能量不很高时很难产生裂变，而是形成普通的核反应，因而可以用产生中子的核反应制作中子源。常用的是α放射性中子源，利用α放射源放出的α射线与某种材料的核反应产生中子，如镭-铍中子源和钋-铍中子源。