[科普中国]-自发裂变

简介

自发裂变（spontaneous fission），原子核在没有粒子轰击或不加入能量的情况下发生的裂变。重核分裂成两个或几个中等质量的碎片，同时发射出中子和能量的过程称为原子核自发裂变。自发裂变是在没有外来粒子轰击的情形下自行发生的核裂变，它同样可用半衰期来衡量裂变发生的难易程度。自然界的自发裂变仅见于铀和钍的同位素。比较α衰变，铀和钍的自发裂变的分支比很小，几乎可以忽略。1

发现历史及自发裂变机理自发裂变放射性衰变方式之一。1940年K.A.彼得扎克和 G.N. 弗廖罗夫首先观察到238U核自行发生裂变现象 ，其半衰期为1016～1017年。自发裂变与α衰变一样是量子力学隧道效应的结果。原子核边界有一裂变势垒 ， 电 荷数比钍核低的核素，裂变势垒太高，不可能自发裂变 ；230Th、 235U、239Pu等核素自发裂变的概率都很小 ，半衰期都在 1015 ～1017年，自发裂变都不是它们的主要衰变方式；随着超铀核素的不断产生，自发裂变率增大，逐渐成为一些核素的主要衰变方式，254Cf的a衰变只占0.31%，自发裂变占99.69%，T1/2=60.5天，自发裂变占100% ，T1/2=1.6小时。自发裂变产物为丰中子核素，极不稳定，可放出中子或发生β-衰变。某些自发裂变核素已用作不需加速器和反应堆的中子源。

衰变类型和规律放射性同位素衰变方式主要有：

1.α衰变

原子核自发地放射出α粒子而转变成另一种核的过程叫做α衰变。对于天然放射性同位素而言，只有质量数A大于140的重原子核才能产生α衰变，特别是原子序数Z大于82和质量数A大于209的放射性同位素，都以α衰变为主。

2.β衰变

β粒子有正、负电子之分，放出正电子的称β+衰变，放出负电子的为β-衰变。

3.K轨道电子捕获

原子核从核外K层捕获一个轨道电子的过程称为轨道电子捕获。

K捕获和β衰变所产生的子体是相同的，究竟发生那一类衰变，取决于衰变前后能量的变化。

4.γ衰变

γ射线是从原子核内部放出的一种电磁辐射，常伴随α或β射线产生。γ衰变的母体和子体是同种同位素，只是原子核内部能量状态不同而已。γ衰变亦可称为同质异能跃迁。

5.核自发裂变

重核分裂成两个或几个中等质量的碎片，同时发射出中子和能量的过程称为原子核自发裂变。自发裂变是在没有外来粒子轰击的情形下自行发生的核裂变，它同样可用半衰期来衡量裂变发生的难易程度。自然界的自发裂变仅见于铀和钍的同位素。比较α衰变，铀和钍的自发裂变的分支比很小，几乎可以忽略。1