基本介紹中文名:裂變元素mbth:裂變元素學科:核物理元素:鈾、釙、釷定義:有裂變反應的元素相關術語:核裂變介紹、相關元素、裂變反應、相關背景、簡介裂變元素簡單來說就是能發生核裂變反應的化學元素，主要有釷232、鈾233、鈾235、鈾238、鈾238。裂變元素根據其原子核是否容易裂變分為兩類。當被任何能量的中子轟擊時，能引起其原子核裂變的可裂變核素稱為可裂變核素。用來轟擊可裂變核素原子核的中子的能量可以引起不同的裂變反應；對於易裂變核素原子核，可以用任意能量的中子轟擊，引起裂變。在實踐中，根據中子能量的大小(即中子速度)，中子大致分為快中子、中間中子和熱中子。鈾是天然存在的最重的金屬。呈銀白色，具有硬度高、密度大、延展性好、放射性強等特點。鈾通常存在於鈾與氧、氧化物或矽酸鹽的結合體中。鈾原子能裂變釋放出大量能量，可以發電，可以制造核武器。釷是壹種天然放射性金屬元素。因為它比鈾更豐富，並且不會產生釙-239，所以它可能被用作核反應堆的燃料。氧化釷(二氧化釷)是熔點最高的物質之壹(3300℃)。加熱後變成白色，所以用來做煤氣燈的燈罩。原子序數90，原子量232.038，熔點1755℃，沸點4788℃。釙是最重要的超鈾元素。釙(原子序數94)是人工制造的。在核反應堆中，天然鈾在壹系列核反應中吸收中子。與構成天然鈾99.3%的鈾同位素238不同，最重要的釙同位素(釙239)是壹種可燃物質，可用於核子彈，也可作為核反應堆的原料。釙的大規模生產及其從鈾中的分離始於二戰末期。第壹顆含有釙的炸彈於1945年在墨西哥爆炸。快中子增殖反應堆不僅提供能量，還會產生過量的釙。裂變反應核裂變，簡單來說就是壹個重核裂變分裂成兩個或三個中等質量的原子核，同時釋放出大量能量，並伴有兩個或三個中子釋放的現象。裂變反應是壹個重核分裂成兩個或兩個以上質量不同的較輕核的核反應。有自發裂變和誘發裂變兩種。自發裂變是重核不穩定性的表現；當重核受到中子、帶電粒子或光子的轟擊時，誘發裂變是壹種分裂反應。核子彈是根據誘發裂變反應原理設計的。裂變時釋放的能量相當巨大，1 kg鈾裂變釋放的能量超過2000噸煤完全燃燒時釋放的熱量。1鈾-235可能發生如下裂變:U-235+N-1 = = Kr-89+Ba-144+3N。
裂變平均產生2.4個中子，能量為215 MeV。裂變釋放能量是因為原子核內質量和能量的存儲方式是以鐵和相關元素為核的。從最重的元素到鐵，儲能效率基本上是連續變化的。因此，任何壹個重原子核能分裂成壹個較輕的原子核(直到鐵)的過程，在能量關系中都是有益的。如果較重元素的原子核能分裂形成較輕的原子核，就會釋放能量。然而，壹旦這些重元素的許多原子核在恒星內部形成，它們就非常穩定，盡管它們在形成時需要輸入能量(來自超新星爆炸)。不穩定的重核，如鈾-235，可以自發裂變。快速運動的中子在撞擊不穩定的原子核時也能引發裂變。因為裂變本身會從分裂的原子核中釋放出中子，如果足夠數量的放射性物質(如鈾-235)堆在壹起，壹個原子核的自發裂變會引發附近兩個或兩個以上原子核的裂變，每個原子核又會引發至少兩個其他原子核的裂變，以此類推，就會發生所謂的鏈式反應。這就是所謂的核子彈(其實就是核彈)和用於發電的核反應堆(受控慢裂變)的能量釋放過程。
對於核彈來說，連鎖反應是不受控制的裂變引起的爆炸，因為每個原子核的裂變都會引起幾個相鄰原子核的裂變。對於核反應堆來說，反應的速率是由插入鈾(或其他放射性物質)中的中子吸收物質(壹般是石墨和鎘棒)來控制的，這樣每個堆芯的裂變平均來說正好觸發另壹個堆芯的裂變。1千克鈾-235的裂變將產生20000兆瓦小時的能量(足夠運行壹個20兆瓦的電站1000小時)，相當於燃燒300萬噸煤釋放的能量。核裂變反應的結果是產生若幹中等質量的裂變碎片及其衰變產物。有許多可能的核裂變模式，其中大多數分裂成兩個裂變碎片。對於熱中子引起的235U的裂變，目前已發現約30種不同的裂變方式，即約60種裂變碎片。裂變碎片的質量數大多在72 ~ 158之間。幾乎所有的裂變碎片都是不穩定的，它們經歷壹系列的β和γ衰變。這樣，最終的裂變產物可能包括300多種不同核素的各種放射性和穩定的核同位素。裂變產物中的某些核素半衰期長或放射性強，會給其運輸和最終安全貯存帶來壹系列特殊問題(見放射性廢物處置)。這也是使用裂變能時必須考慮的重要問題之壹。有些裂變產物，如135Xe和149Sm，有相當大的熱中子吸收截面，會吸收反應堆中的熱中子，從而影響反應堆的中子平衡。因此，應該仔細研究這些裂變產物的產生、衰變和消失的過程。背景從19世紀末到20世紀初，科學家們不斷對奇妙的原子世界進行深入細致的研究，取得了許多偉大的成就。他們發現電子比原子小；原子核的存在被進壹步發現。同位素是通過精確的測量確定的。原子核的特性(包括核電荷、核質量和核體積等。)進行了初步探索。1919盧瑟福成功實現了人類歷史上第壹次人工核反應，從核反應的過程中觀測到了壹種新的粒子——質子。從此，人們不僅知道原子核中確實存在質子，而且可以通過核反應把壹種元素變成另壹種新元素。1932年查德威克·童發現中子，使科學家擺脫了當時對原子核結構的壹些假設。德國物理學家海森堡提出了原子核由質子和中子組成的理論。根據這壹理論，可以很容易地解釋周期表中各種元素的核結構。1934年，Iorio和Curie通過化學分析正確地證實了人工放射性的存在，並從這壹偉大發現中獲得了第壹批人工放射性核素。人工放射性核素的發現賦予了核結構理論新的內容。它告訴我們，除了釙、鐳等天然存在的放射性元素外，還可以用α粒子和中子轟擊穩定元素，從而產生多種人造放射性核素。伊奧裏奧·居裏的這壹偉大發現為人工制造放射性核素開辟了非常廣闊的前景。