裂变反应

子。因此，要在铀棒周围放上叫做减缓剂的物质，它们不吸收或很少吸收中子，使快中子跟它们碰撞后，能量减小，速度减缓。常用的减缓剂有石墨、重水和普通水。如果放出的快中子被减缓速度，它们就能引起其他重原子发生裂变，这些核放出9个中子再引起9个铀原子核裂变，这些裂变产生的27个中子再产生81个中子，……。这个过程叫做链式反应。在一定体积内，铀样品应具有足够的量维持链反应，这最低的样品量叫做临界质量。发生裂变时放出的巨大能量，可以按著名的爱因斯坦质能关系式E=mc2计算。这里，E是来自一定质量m损失的能量，c是光速。如果使彼此分开的中子、电子和质子结合成任一特定的原子，就会发生质量亏损。例如，根据各组成粒子的质量能算出一个42He原子质量是4.032982u。而由42He原子的实测质量是4.002604u，所以质量亏损是0.030378u。由于原子比彼此分开的中子、质子和电子更稳定，原子处于较低的能级。因此，假定42He原子由分开的质子、电子、中子构成，则每个原子损失的0.030378u将以能量的形式释放出来。跟质量亏损相当的能量叫做原子核结合能。结合能和键能类似，两者都是把整体（原子核或分子）拆散成基本组分所需能量的量度。彼此分开的核粒子比它们在核内结合时有更大的质量。原子序数在30～63之间的元素比起非常轻和非常重的元素，每个核粒子有较大的质量亏损，这意味着最稳定的核存在于原子序30～63的元素之间。由于它们相对稳定性较好，绝大部分的核裂变产物都是原子序数为中间的元素。因此，当发生裂变并生成较小的更稳定的核时，这些粒子的总质量减小，质量必然要转变为能量。1kg23592U或23994Pu裂变时释放的能量约相当于20000tTNT。
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