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铀裂变后产生什么元素

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-06-27 17:13   点击:144  编辑:admin   手机版

一、铀裂变后产生什么元素

核裂变生成众多不同产物,可以按照质量数分成不同的β系列,而这些不同系列(即不同质量数)的种类分布也是有规律的。

每个重核都大致裂变成大小两个轻核,一个质量数在86~107之间(氪、铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉),一个质量数在131-148之间(锡、锑、碲、碘、氙、铯、钡、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕)。此外,微量的(0.2~0.4%)三裂式裂变,除了大小两个轻核外,还产生一个微小的氦-4或氚核。

二、一克铀裂变释放的能量

1克铀-235裂变释放能量,相当于2.8吨标准煤燃烧释放的能量。首先裂变是有临界质量的,低于临界质量的裂变材料,无法发生链式反应,铀-235的临界质量大约是25千克,所以铀-235制成的核弹,存在最小质量。如果我们不考虑临界质量,只计算1克铀-235裂变释放的能量,那么铀-235的裂变反应方程式为:其中200.55 MeV=3.2×10-11焦耳,也就是说一个铀-235原子裂变,释放能量为3.2*10^-11焦耳,于是可以计算出:

(1)一摩尔铀-235原子,质量为235克;

(2)1克铀-235原子,就是1/235摩尔,大约是2.56*10^21个铀原子;于是一克铀-235裂变,释放能量为:E=3.2*10^-11*2.56*10^21=8.2*10^10焦耳;标准煤热值为29308KJ/kg,所以1克铀-235裂变释放能量,相当于2798千克标准煤释放能量。

三、铀裂变释放的能量是什么

生成氪和钡,以及热量。

铀235在裂变之后会生成新的物质并释放出中子,在裂变反应之前和裂变反应之后,中子和质子相加的数量总和是相等的,但是反应之后的质子数量要比反应前多,而中子数量要比反应前少,而中子的质量比质子略大,也就是说反应之后的质量发生了亏损,而亏损的质量则以能量的形式被释放了出来。

四、铀裂变释放的能量是多少

对于纯的铀235来说,1kg相当于2500吨标准煤,是250万倍的关系。

所以1g是2.5吨煤

五、铀裂变的产物

放射性现象的发现,把人们对于原子的认识引向深入,原子核的秘密逐渐被揭开了。

1911年,卢瑟福提出了原子的行星模型。他认为原子犹如一个小小的太阳系,中间是原子核(相当于太阳),集中了原子质量的极大部分;周围是电子(相当于行星),围绕着原子核旋转。

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮,使氮转变成了氧,人类历史上破天荒第一次实现了原子的人工转变。几千年来,炼金术士们点石成金的梦想终于变成了现实。

1932年,英国物理学家查德威克发现了一种新的基本粒子,这种粒子不带电荷,被称为中子。这一突破性的发现不仅导致了现代原子核理论的建立(原子核由质子和中子组成),而且为人们提供了一种轰击原子核的强有力的新型“炮弹”。

1934年,法国科学家约里奥·居里和伊伦·居里在用α粒子轰击铝时,发现了人工放射性,这一发现引起了许多科学家的极大兴趣。从此,开始了大量制取人工放射性同位素的工作。

不久,年轻的意大利物理学家费米也着手制取放射性同位素。他的实验有个特点:他是用中子而不是象约里奥·居里那样用α粒子去轰击各种元素。费米所以用中子作为“炮弹”去轰击原子核,道理是很简单的:因为原子核是带正电荷的,所以带有两个正电荷的α粒子会被原子核所排斥,而不带电荷的中子必然比较容易接近并进入原子核内。

费米制取放射性同位素的方法对许多元素都是非常有成效的。在很短的时间内,他制取了约50种新的放射性同位素。其中有许多是进行β衰变的。这种衰变方式是放出一个电子,相当于原子核内一个中子变成了一个质子,也就是说,经β衰变生成的新同位素,其原子序数比原先的同位素增加了1。

92号元素铀是当时最重的元素,那么,铀吸收一个中子后发生β衰变的话,会出现什么情况呢?显然,结果将会产生93号元素,即所谓“超铀元素”。

可以设想,这个“超铀元素”大概是一个放射性元素。否则人们早已在稳定元素的行列中找到它了。还可以想象,这个元素衰变后,可能会形成一些原子序数更高的元素,例如94号元素。或许这将使我们有可能揭开元素数目限制的秘密,弄清铀之所以是元素周期表中最后一个元素的原因。

正是上述想法强烈地吸引着费米,激励着费米用中子去轰击当时最重的元素铀,从而导致了铀核裂变现象的发现——这无疑是本世纪最重大的发现之一。

费米的实验进行得很成功。铀经中子轰击后,产生了前所末见的新放射性,这种放射性由成分相当复杂的β射线所组成。费米对放射性强度衰减曲线进行了分析,结果表明,它包含四种半衰期:10秒、40秒、13分钟和90分钟。除了这四种半衰期外,他估计还至少有一种更长的半衰期。

我们知道,每种放射性同位素都放出自己特有的射线,并日具有自己特有的半衰期。因此,铀经中子轰击后产生的β放射性物质有五种半衰期,就表示生成了五种新的放射性同位素。

按照当时的一般看法,铀经中子轰击后形成的新放射性同位素,与铀的原子序数不应相差很大。但根据已有的资料来看,从86号到92号元素,没有一个同位素的半衰期与上述四种符合。于是费米就假定,他所发现的β放射性,是铀俘获一个中子后经β衰变所形成的93号元索(或原子序数更高的元素)放射出来的。也就是说,他认为自己发现了所谓“超铀元素”。

费米的这一发现在科学界引起了广泛的注意。有一些科学工作者对费米的结论表示怀疑,认为他的实验结果也可作别种解释。不久,实验证实91号元素镤具有与费米所发现的半衰期为13分钟的放射性物质相似的化学性质。是否费米所发现的就是元素镤的同位素呢?总而言之,费米关于发现“超铀元素”的结论看来是成问题的,这就是著名的“超铀元素之谜”。

这时,“超铀元素”的研究工作已在德国的一个实验室中大力展开。德国科学家哈恩和梅特纳对“超铀元素”加以详细研究之后,很快地看到,事情要比费米最初所设想的复杂得多。射线强度的衰减曲线表明,某些放射性物质可能并不是在中子轰击时产生的,而是经过一段时间后才产生出来的。这就是说,这些放射性物质并不一定是铀被中子轰击时立刻产生的,而可能是经过几次放射性衰变之后才形成的。

六、铀裂变生成什么

有慢速中子轰击;中子再生率大于1 铀235发生裂变的条件是有慢速中子轰击,产生链式反应的条件是中子再生率大于1. 铀(Uranium)的原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数亿年~数十亿年)。此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)发现。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

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