裂变过程的基本原理
核物质的结构与稳定性
通过考虑核物质的结构和稳定性，可以最好地理解裂变过程。核由的核子(中子和质子)，它们的总数等于质量数原子核的。原子核的实际质量总是小于自由中子和质子的质量之和构成它，差是质量等价于能源原子核的形成成分．质量到能量的转换遵循爱因斯坦的方程，E＝米c2,在那里E是质量的能量等价，米,c是光速．这种差异被称为质量缺陷并且是总数的一个度量结合能(因此，原子核的稳定性)。这种结合能在原子核形成的过程中被释放出来组成核子和必须供给原子核以将其分解成单个核子组件。
每核子的平均结合能随核子质量数的变化曲线示于．最大的结合能(最高的稳定性)出现在质量数56附近——铁元素的质量区域。表明任何重于质量数56的原子核都可以通过分裂成具有更高结合能的较轻原子核而成为一个更稳定的体系，在这个过程中释放的结合能的差异。(值得注意的是，质量比56号轻的原子核可以通过核聚变产生质量更大、质量缺陷更重的原子核来获得稳定性——同样，释放的能量相当于质量差。正是最轻的原子核的聚变提供了太阳和太阳所释放的能量构成这是氢弹或核聚变弹的基础。努力利用聚变反应权力生产一直在积极进行。［看到核聚变])。
仅从能量方面考虑，这表明所有物质都应该寻求其最稳定的构型，成为质量数接近56的原子核。然而，这并没有发生，因为这种自发转变的障碍是由其他因素造成的。要对核有很好的定性认识，就要把它当作类似的到一个均匀带电的液体下降。强大的吸引力核力核子对之间的距离很短，只在最近的邻居之间起作用。由于液滴表面的核子比内部的核子有更少的近邻，a表面张力核滴呈球形，以使表面能最小。(一个给定体积的最小表面积由球体提供。)原子核中的质子产生长距离排斥力(库仑)。力对彼此的积极，是因为自己的积极负责．当原子核中的核子数量增加到40个以上时，质子的数量就必须用多余的中子来稀释，以保持相对稳定．
如果原子核被某种刺激激发并开始振荡(即从其球形变形)，表面力将增加并趋向于恢复到表面张力最小的球形。另一方面，库仑斥力随着液滴变形而减小，质子之间的距离越来越远。这些对立的倾向建立了一个障碍在势能系统的．
曲线最初随着延伸而上升，因为强烈的、短程的核力上升到表面张力增加。质子间库仑斥力随延伸率的增加而减小的速度快于表面张力的增加，两者在某一点上达到平衡B，代表裂变势垒的高度。(这个点被称为鞍点“因为，从势能面的三维角度看，越过势垒的通道的形状就像一个马鞍。”点之外B，质子之间的库仑斥力驱使原子核进一步伸长，直到某一时刻，年代(断开点)时，细胞核会裂成两半。至少在定性上，裂变过程被认为是一个结果质子间的库仑斥力。下文将进一步讨论裂变中的势能。
诱发裂变
裂变势垒的高度和形状取决于所考虑的特定核。裂变可以通过将原子核激发到等于或大于势垒的能量来诱发。这可由伽玛射线激发(光致裂变)或通过原子对原子核的激发捕获的中子，质子，或其他粒子(粒子诱导裂变)。一个特定核子与原子核的结合能除了上述考虑的因素外，还取决于奇偶特性原子核的。因此，如果把一个中子加到一个中子数为奇数的原子核中，就会产生一个偶数的中子，并且结合能将大于增加一个中子使中子总数为奇数的中子。这种“配对能量”在一定程度上解释了核素行为的差异诱导用慢(低能量)中子和需要快(高能)中子。虽然重元素在裂变方面是不稳定的，但只有当有足够的活化能来克服裂变势垒时，反应才会在相当程度上发生。大多数能用慢中子裂变的原子核含有奇数个中子(例如，铀-233，铀-235，或钚-239)，而大多数需要快中子的原子核(例如，钍-232或铀-238)含有偶数个中子。在前一种情况下，一个中子的加入释放出足够的结合能来诱导裂变。在后一种情况下，结合能较小，可能不足以超越势垒并诱导裂变。额外的能量必须以能量的形式提供动能入射中子的。(以钍-232或铀-238为例，一种约为1兆电子伏的中子动能能量是必需的。)
自发裂变
的法则量子力学处理一个系统的概率，例如原子核或原子在任何给定时间处于任何可能的状态或结构的。一个可裂变系统(例如铀-238)处于基态(即激发能最低，延伸量小到被限制在裂变势垒内)，处于两个裂变碎片的能量有利构型的概率很小，但有限。实际上，当这种情况发生时，系统已经通过的过程穿透了势垒量子机械隧道．这个过程叫做自发的裂变，因为它不涉及任何外界影响。在这种情况下铀- 238，该过程概率很低，需要10个以上15通过这种反应，一半的物质转化(即所谓的半衰期)所需的时间。另一方面，对于已知的最重的核素，自发裂变的可能性急剧增加，并成为某些核素衰变的主要模式——那些半衰期只有几分之一秒的核素。事实上，自发裂变变成了限制因素这可能会阻止更重(超重)原子核的形成。