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《核化学与放射化学》 第十三章 裂变化学 第十三章 裂变化学 1. 裂变化学的研究内容； 2. 原子核的裂变； 3. 裂变产物； 4. 裂变产物的化学状态； 5. 裂变化学的试验方法； 6. 裂变产额的测量； 第十三章 裂变化学 1. 裂变化学的研究内容； 核裂变的发现是核科学发展史上的一个重要里程碑。 1939年O.Hahn和F.Strassmann发现裂变现象； 1942年12月，E.Fermi等人在美国芝加哥建成了世界上第一座 铀石墨反应堆，实现了人类首次驾驭原子能的壮举； 1945年美国爆炸了第一个原子弹，随后相继试验了氢弹；从 而开展了核武器的发展； 1954年原苏联建成世界上第一座核电站，开展了和平利用原 子能的新时代。 1947年，我国核物理学家钱三强和何泽慧夫妇首次发现三裂 变，即裂变生成两个中等质量的碎片之外，还有质量很轻 的碎片－粒子存在。 第十三章 裂变化学 1. 裂变化学的研究内容； 裂变化学：是核化学的一个分支，它是以可裂变 核素和裂变产物为研究对象，以放射化学方法为 研究手段，以裂变规律为研究目的的一门学科。 主要研究内容： ①原子核的裂变；②裂变产物的衰变链；③裂变产物 的化学状态；④裂变化学的试验方法；⑤裂变产 额的测量；⑥裂变的质量分布；⑦裂变的电荷分 布；⑧裂变产物的提取及综合利用。 第十三章 裂变化学 2. 原子核的裂变 第十三章 裂变化学 2. 原子核的裂变 从上图所示的比结合能曲线可以看出，中等质量核的比结合 能比重核的结合能大，根据质量亏损原理，重核裂变为较轻核 时会有能量释放出来，轻核聚合成较重核时，也会有能量释放 出来。同时，试验发现只有较重的原子核才会发生裂变反应。 原子核裂变分为自发裂变与诱发裂变两类 自发裂变：是原子核在没有外来粒子轰击的情况下，处于基 252 态的原子核自行发生的裂变。如 Cf就是一个重要的自发裂变 核，它的自发裂变分支比只有总衰变率 （衰变）的3%。 自发裂变和衰变是重核衰变的两种不同的方式。两者之间 相互竞争。 原子核自发裂变的半衰期是原子核自发裂变概率大小的量度。 自发裂变的半衰期长的核素，其自发裂变概率就小，反之依然。 第十三章 裂变化学 2. 原子核的裂变 （1）较轻的锕系核素自发裂变的半衰期都比较长， 232 20 如 Th的半衰期为10 a；随着质量数以及原子序数 252 的增加，其半衰期迅速缩短，如 Cf 的半衰期只有 60.5d； （2 ）对于偶偶核 （质子数和中子数都为偶数），自 2 发裂变半衰期有随着Z /A值增加而降低的趋势； （3)同一元素，各同位素之间自发裂变半衰期的差别 很大。 （4 ）奇A核的自发裂变半衰期比相邻的偶偶核要长。 对于给定元素的偶偶核自发裂变半衰期，在该元素较 2 重的同位素区域，有随着Z /A值的减少而缩短的趋势。 第十三章 裂变化学 2. 原子核的裂变 诱发裂变：是指重核在某种入射粒子的轰击下，使 其能量提高到裂变位垒顶部而发生的裂变。与自发裂 变不同，诱发裂变是原子核反应的一种形式，是一个 核经过激烈变化重新组合成两个较小的核的极其复杂 的反应过程。诱发重核裂变的入射粒子可以是中子， 也可以是具有一定能量的带电粒子，例如p，d， 等 等，高能光子也能诱发重核裂变，叫光致裂变。