核裂變(nuclearfission)又稱(chēng)核分裂，是一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)原子核的變化。是指由重的原子，主要是指鈾或钚，分裂成較輕的原子的一種核反應形式。

只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾(you)、釷(tu)等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個(gè)中子以后會(huì )分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量，又能使別的原子核接著(zhù)發(fā)生核裂變……，使過(guò)程持續進(jìn)行下去，這種過(guò)程稱(chēng)作鏈式反應。原子核在發(fā)生核裂變時(shí)，釋放出巨大的能量稱(chēng)為原子核能，俗稱(chēng)原子能。1千克鈾－235的全部核的裂變將產(chǎn)生20,000兆瓦小時(shí)的能量(足以讓20兆瓦的發(fā)電站運轉1,000小時(shí))，與燃燒300萬(wàn)噸煤釋放的能量一樣多。另見(jiàn)裂變和聚變。

核裂變是在1938年發(fā)現的，由于當時(shí)第二次世界大戰的需要，核裂變被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子彈。原子彈的巨大威力就是來(lái)自核裂變產(chǎn)生的巨大能量。目前，人們除了將核裂變用于制造原子彈外，更努力研究利用核裂變產(chǎn)生的巨大能量為人類(lèi)造福，讓核裂變始終在人們的控制下進(jìn)行，核電站就是這樣的裝置。

裂變釋放能量是因為原子核中質(zhì)量－能量的儲存方式以鐵及相關(guān)元素(見(jiàn)核合成)的核的形態(tài)最為有效。從最重的元素一直到鐵，能量?jì)Υ嫘驶旧鲜沁B續變化的，所以，重核能夠分裂為較輕核(到鐵為止)的任何過(guò)程在能量關(guān)系上都是有利的。如果較重元素的核能夠分裂并形成較輕的核，就會(huì )有能量釋放出來(lái)。然而，很多這類(lèi)重元素的核一旦在恒星內部形成，即使在形成時(shí)要求輸入能量(取自超新星爆發(fā))，它們卻是很穩定的。不穩定的重核，比如鈾－235的核，可以自發(fā)裂變?？焖龠\動(dòng)的中子撞擊不穩定核時(shí)，也能觸發(fā)裂變。由于裂變本身釋放分裂的核內中子，所以如果將足夠數量的放射性物質(zhì)(如鈾－235)堆在一起，那么一個(gè)核的自發(fā)裂變將觸發(fā)近旁?xún)蓚€(gè)或更多核的裂變，其中每一個(gè)至少又觸發(fā)另外兩個(gè)核的裂變，依此類(lèi)推而發(fā)生所謂的鏈式反應。這就是稱(chēng)之為原子彈(實(shí)際上是核彈)和用于發(fā)電的核反應堆(通過(guò)受控的緩慢方式)的能量釋放過(guò)程。對于核彈，鏈式反應是失控的爆炸，因為每個(gè)核的裂變引起另外好幾個(gè)核的裂變。對于核反應堆，反應進(jìn)行的速率用插入鈾(或其他放射性物質(zhì))堆的可吸收部分中子的物質(zhì)來(lái)控制，使得平均起來(lái)每個(gè)核的裂變正好引發(fā)另外一個(gè)核的裂變。

核裂變所釋放的高能量中子移動(dòng)速度極高(快中子)，因此必須通過(guò)減速，以增加其撞擊原子的機會(huì )，同時(shí)引發(fā)更多核裂變。一般商用核反應堆多使用慢化劑將高能量中子速度減慢，變成低能量的中子(熱中子)。商營(yíng)核反應堆普遍采用普通水、石墨和較昂貴的重水作為慢化劑。

核裂變是一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)原子核的變化。只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾、釷等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個(gè)中子以后會(huì )分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量，又能使別的原子核接著(zhù)發(fā)生核裂變……，使過(guò)程持續進(jìn)行下去，這種過(guò)程稱(chēng)作鏈式反應。原子核在發(fā)生核裂變時(shí)，釋放出巨大的能量稱(chēng)為原子核能，俗稱(chēng)原子能。1克鈾235完全發(fā)生核裂變后放出的能量相當于燃燒2.5噸煤所產(chǎn)生的能量。比原子彈威力更大的核武器是氫彈，就是利用核聚變來(lái)發(fā)揮作用的。核聚變的過(guò)程與核裂變相反，是幾個(gè)原子核聚合成一個(gè)原子核的過(guò)程。只有較輕的原子核才能發(fā)生核聚變，比如氫的同位素氘、氚等。核聚變也會(huì )放出巨大的能量，而且比核裂變放出的能量更大。太陽(yáng)內部連續進(jìn)行著(zhù)氫聚變成氦過(guò)程，它的光和熱就是由核聚變產(chǎn)生的。

核裂變是怎樣發(fā)現的？

莉澤·邁特納（lisemeitner）和奧多·哈恩（ottohahn）同為德國柏林威廉皇帝研究所（kaiserwilhelminstitute）的研究員。作為放射性元素研究的一部分，邁特納和哈恩曾經(jīng)奮斗多年創(chuàng )造比鈾重的原子（超鈾原子）。用游離質(zhì)子轟擊鈾原子，一些質(zhì)子會(huì )撞擊到鈾原子核，并粘在上面，從而產(chǎn)生比鈾重的元素。這一點(diǎn)看起來(lái)顯而易見(jiàn)，卻一直沒(méi)能成功。

他們用其他重金屬測試了自己的方法，每次的反應都不出所料，一切都按莉澤的物理方程式所描述的發(fā)生了?？墒且坏解?，這種人們所知的最重的元素，就行不通了。整個(gè)20世紀30年代，沒(méi)人能解釋為什么用鈾做的實(shí)驗總是失敗。

從物理學(xué)上講，比鈾重的原子不可能存在是沒(méi)有道理的。但是，100多次的試驗，沒(méi)有一次成功。顯然，實(shí)驗過(guò)程中發(fā)生了他們沒(méi)有意識到的事情。他們需要新的實(shí)驗來(lái)說(shuō)明游離的質(zhì)子轟擊鈾原子核時(shí)究竟發(fā)生了什么。

最后，奧多想到了一個(gè)辦法：用非放射性的鋇作標記，不斷地探測和測量放射性的鐳的存在。如果鈾衰變?yōu)殍D，鋇就會(huì )探測到。

他們先進(jìn)行前期實(shí)驗，確定在鈾存在的條件下鋇對放射性鐳的反應，還重新測量了鐳的確切衰變速度和衰變模式。這花了他們三個(gè)月的時(shí)間。

沒(méi)等他們進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的實(shí)驗，莉澤就不得不逃往瑞典，躲避上臺的希特勒納粹黨。奧多只得獨自進(jìn)行他們的偉大的實(shí)驗。

哈恩完成實(shí)驗兩周后，莉澤就收到了一份長(cháng)長(cháng)的報告，其中記述了他實(shí)驗的失敗。哈恩用集束粒子流轟擊鈾，卻連鐳也沒(méi)得到，只探測到了更多的鋇——鋇遠遠多出了實(shí)驗開(kāi)始時(shí)的量。他感到迷惑不解，請求莉澤幫他解釋這究竟是怎么回事。

一周后，莉澤穿著(zhù)雪鞋在初冬的雪地里散步，這是一個(gè)畫(huà)面從她心中一閃而過(guò)：原子將自身撕裂開(kāi)來(lái)。這個(gè)畫(huà)面來(lái)得那么生動(dòng)、驚人和強烈，她幾乎從想象中就能感到原子核的跳動(dòng)，能聽(tīng)到原子撕裂時(shí)發(fā)出的咝咝聲。

她立即認識到自己已經(jīng)找到了答案：質(zhì)子的增加使鈾原子核變得很不穩定，從而發(fā)生分裂。他們又做了一個(gè)實(shí)驗，證明當游離的質(zhì)子轟擊放射性鈾時(shí)，每個(gè)鈾原子都分裂成了兩部分，生成了鋇和氪。這個(gè)過(guò)程還釋放出巨大的能量。

就這樣邁特納發(fā)現了核裂變的過(guò)程。

將近4年之后，1942年12月2日下午2時(shí)20分，恩里克·費米扳動(dòng)開(kāi)關(guān)，幾百個(gè)吸收中子的鎘控制棒沖出石墨塊和數噸氧化鈾小球壘成的反應堆。費米在芝加哥大學(xué)斯塔格足球場(chǎng)的西看臺下的地下網(wǎng)球場(chǎng)內堆放了4.2萬(wàn)個(gè)石墨塊。這是世界上第一個(gè)核反應堆——是邁特納發(fā)現的產(chǎn)物。1945年，原子彈的發(fā)明是她的核裂變發(fā)現的第二次應用。

我們應謹慎利用核裂變!

核裂變（資料可跳過(guò)）在線(xiàn)