裂变衰变链和电荷分布
为了保持稳定,neutron-to-proton (n/p)比原子核必须增加与增加质子数。比率维持在统一的元素钙、20个质子。然后逐渐增加,直到达到一个值大约1.5的最重的元素。重原子核裂变时,几个中子发射;然而,这仍然过高n/p比率的裂变碎片与稳定相一致。他们接受放射性衰变并达到稳定的连续转换中子质子的排放-电子(称为β粒子,β- - - - - -)和一个反中微子。的质量数细胞核是相同的,但核负责(原子序数)增加一个,形成一个新的元素对于每一次这样的转换。连续β衰变构成一个等压,裂变产物为每个质量数衰变链。放射性核素的衰变的半衰期一般方法稳定增加等压线的链。(物种相同的元素具有相同核电荷,Z(质子数),但不同的中子数(因此质量数一个)被称为同位素。物种有相同的质量数,一个,但不同Z被称为等压线)。
对于一个典型的大规模分裂中子诱发裂变的铀- 235,93年和141年的互补的裂变产物质量可能形成两个中子发射后从最初的碎片。(即该部门。片段之间的质子)代表一个重要参数在裂变过程中。因此,对于大规模数据93年和141年,等压裂变产物衰变链后会形成(β衰变的半衰期流程上面的箭头表示):
(左下标元素符号表示Z,上标表示一个)。的92个质子铀原子核必须守恒和互补的裂变产物pairs-such krypton-36 barium-56, rubidium-37 cesium-55,或strontium-38 xenon-54-would是可能的。
一个特定的百分比裂变核素作为一个主要形成裂变产物(即。作为一个初始的直接后裔片段去激发后)被称为独立自主的产品产量。的总收率等压的核素衰变链是其独立的和产量和独立自主的所有收益前体在链。总收益为整个链叫做累积收益率的质量数。
广泛的放射化学研究表明,最可能的负责部门是流离失所的稳定性对相同的距离在两个链。这经验观察被称为相同电荷位移(ECD)假说,它证实了几个物理测量。在上面的例子中,儿童早期开发将预测最可能的费用约为rubidium-37 cesium-55。强烈的壳效果修改ECD预期片段有50个质子。的分散电荷形成的概率最可能的费用(Zp)是相当狭隘和近似高斯形状和几乎是独立的大规模分裂以及裂变的物种。最可能的收费等压链是一个有用的概念描述的电荷分散,它不需要一个积分价值。随着能源裂变的增加,收费部门维护的倾向n/p比原子核的碎片一样。这被称为一个电荷分布不变。
提示中子在裂变
每个裂变中子发射的平均数量(所代表的象征v̄)随原子核。它大约是2.0自发裂变铀- 238和4.0的镄- 257。热中子诱发裂变的铀- 235,v̄= 2.4。实际数量的中子发射,然而,随每个裂变事件,这取决于质量。虽然仍有争议关于中子的数量在断开的瞬间释放,人们普遍同意,大多数的中子的反冲裂变碎片分离发生后不久。中子发出每个片段的数量取决于片段具有的能量。能源的形式可以是内部激发能量(热量)或存储的能量变形碎片的碎片返回时释放其稳定平衡形状。
延迟中子裂变
裂变产物的衰变能量,超过的结合能中子子核。这是可能发生的,当女儿核包含一个或两个中子超过50或82个中子的封闭外壳,因为这些“额外”中子更松散。的β衰变的前体可能发生的激发态的女儿一个中子发射。中子发射是“延迟”的β衰变半衰期的前兆。六,尚未发现此类缓发中子发射器,半衰期不同从约0.5到56秒。延迟中子的收益率只有1%的提示的中子,但他们的控制非常重要连锁反应在一个核反应堆。
在裂变能量释放
的总能量释放裂变事件不得计算从反应物的休息质量的差异(例如,235年U +n)和最终的稳定的产品(例如,93年Nb +141年公关+ 2n)。能量等效的质量差异是由爱因斯坦关系式,E=米c2。释放的总能量取决于质量分裂,但是典型的裂变事件释放的总能量分布大致如下主要组件的热中子诱发裂变的铀- 235:
(的能量释放捕获提示的中子取决于他们终于停了下来,和一些将逃脱一个核反应堆的核心)。
这种能量释放时间尺度约为10-12年二、被称为提示能量释放。它主要是转化为热在一个反应堆和用于操作权力的一代。也有一个延迟释放的能量从裂变产物的放射性衰变的半衰期不同分数秒多年。短寿的物种衰变的反应堆,及其所产生的能量增加了热量;然而,长寿物种保持放射性,在处理和构成问题性格反应堆燃料的元素时,需要更换。反中微子的β衰变的裂变产物不起化学反应的,和他们的动能(约10兆电子伏/裂变)不是恢复。总的来说,每个裂变的能量大约200伏可能恢复电力的应用程序。