核裂变

        核裂变，是指由重核（也就是较大的原子核）分裂为两个多个中等质量原子核的核反应叫做重核的裂变。

比如：

 

核裂变的元素

        最为常见的核裂变元素是铀与钚。核裂变过程主要是指铀核或钚核，分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。

        原子弹、裂变核电站或核能发电厂的能量来源就是核裂变。

 

核裂变与链式反应

        以铀U235为例，其核裂变方程为

        一个中子的轰击，产生了2-3个中子，继续撞击另外的原子核，引起其他的裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放更多核能，这个过程称为链式反应，上述方程中，左侧的总质量要比右侧的总质量大，因此存在着质量亏损。根据爱因斯坦质能方程△E=△mc可知，铀U235的核裂变会释放大量的能量。这既是原子弹的原理，也是核电站发电的原理。

 

核裂变质量亏损计算

        核裂变质量亏损计算，需要借助爱因斯坦质能方程△E=△mc²来求解。

 

链式反应发生的条件

铀块的体积大于临界体积，保证中子能够碰到铀核；

有足够浓度的铀235；

有足够数量的慢中子。

 

核裂变的实例

        核电站和原子弹，原子弹是在极短的时间内进行链式反应而释放大量能量的武器，而核电站是缓慢进行链式反应而释放核能的装置，核能给水加热，蒸汽推动发电的轮机转动，进而产生电能。

核反应堆 

        用人工的方法控制核裂变链式反应速度获得核能的装置，叫做反应堆．反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和防护层等构成．

        通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数，以形成所谓的自持链反应（self-sustaining chain reaction）．

核电站的工作模式

        利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转变为电能的发电厂，叫做核电站．

核聚变

        两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应，称为核聚变。使核发生聚变需要几百万度以上的高温，核聚变又称热核反应。

 

核聚变方程

        核聚变方程有很多，典型的核聚变方程如下图所示：

        核子氘与核子氚碰撞后合成氦，并产生一个中子，并释放能量。

 

核聚变发生的条件

        要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离（10-15m以内），但是原子核是带正电的，要使它们接近10-15m就必须克服巨大的库仑斥力作用，所有要有足够的动能。要使原子有足够的动能，就要给核加热，是物质达到几百万开尔文的高温。因此核聚变只有在超高的温度小才能发生。

 

核聚变释放能量的原因

        1.从核子的平均质量上分析，轻核的平均质量比中等质量的原子核的平均质量大，当轻核聚变为中等质量的原子核时，由于核子数不变，平均质量变小，必然引起质量亏损，释放能量。

        2.从比结合能上分析，中等质量的原子核比结合能大，轻核聚变为中等质量的原子核时要释放出能量。

 

核聚变实例

        太阳和许多恒星都是巨大的热核反应堆，太阳的主要以氢为主，其中心温度达1.5×107K，在此温度下，氢核聚变为氦核的反应持续不断的激烈进行。不断放出能量。

        氢弹也是利用核聚变的武器，在弹体内部，需要利用原子弹爆炸产生高温高压来引爆氢弹。