核分裂の段階

核分裂の現象学

重い核が核分裂を受けると、核分裂間の中性子と陽子の分布に応じて、様々な断片対が形成される これは、断片の質量と核電荷の両方の確率分布につながります。 特定の断片が形成される確率は、その核分裂収率と呼ばれ、それにつながる核分裂の割合として表される。

分離された断片は、核電荷のために大きなクーロン反発を経験し、断片電荷と分裂時の電荷中心間の距離によって決定される運動エネルギーで互いに反 これらのパラメータの変化は、同じ質量分割に対しても運動エネルギーの分布をもたらす。

反跳する破片の初期速度は、核分裂原子の外側（原子）電子がペースを維持するには速すぎ、それらの多くは取り除かれます。 したがって、断片の核電荷は原子電子によって完全に中和されず、核分裂断片は高度に荷電した原子として離れて飛ぶ。 フラグメントの核が変形した形状からより安定した形状に調整されると、変形エネルギー（すなわち、それを変形させるために必要なエネルギー）が回収され、内部励起エネルギーに変換され、中性子と迅速なガンマ線（核分裂事象とほぼ一致する電磁放射のエネルギー形態）が移動するフラグメントから蒸発する可能性がある。 速く動く、非常に荷電した原子は動いている媒体の原子と衝突し、運動エネルギーは減速し、休むことを来ると同時に媒体のイオン化そして暖房に移 空気中の核分裂断片の範囲はわずか数センチメートルです。

減速過程の間、荷電した原子は媒質から電子を拾い、停止するまでに中性になる。 一連の事象のこの段階で、生成された原子は、分裂時に形成された最初の核分裂断片と区別するために核分裂生成物と呼ばれる。 核分裂断片から核分裂生成物への遷移でいくつかの中性子が失われている可能性があるため、2つは同じ質量数を持たない可能性がある。 核分裂生成物はまだ安定した種ではありませんが、放射性であり、最終的には数年から数秒の時間スケールで変化する可能性のある一連のベータ崩壊を経て安定性に達します。 ベータ放出は電子と反ニュートリノで構成され、しばしばガンマ線とX線を伴う。

断片の質量、電荷、運動エネルギーの分布は、核分裂種および核分裂作用が起こる励起エネルギーに依存することが分かっている。 核分裂の他の多くの側面は、プロセスの広範な現象学に追加し、解釈のための問題の興味深いセットを提供し、観察されています。 これらには、核分裂断面積の系統学（核分裂が起こる確率の尺度）が含まれる。; 核分裂種と特定の断片質量分割の関数として放出される迅速な中性子の数（下記参照）の変化、核分裂を誘発する粒子のビームの方向に対する断片の角分布、自発核分裂半減期の系統学、自発核分裂異性体（核の励起状態）の発生、光粒子（水素-3、ヘリウム-3、ヘリウム-4など）の放出。）いくつかの核分裂イベントでは小さいがかなりの数で、核分裂生成物の間で遅延中性子エミッタの存在; プロセスのさまざまな段階が行われる時間スケール、および生成された粒子と放射線の間の核分裂におけるエネルギー放出の分布。

これらの核分裂のすべての側面とデータがどのように得られたかについての詳細な議論はここでは不可能ですが、そのうちのいくつかは、この研究

核分裂フラグメント質量分布

核分裂で形成されたフラグメント質量の分布は、プロセスの最も顕著な特徴の一つです。 これは、核分裂核の質量および核分裂が起こる励起エネルギーに依存する。 低励起エネルギーでは、ウラン235やプルトニウム239のような核種の核分裂は非対称であり、すなわち、断片は質量の不均等な分割を好む二つのハンプ確率（または収率）分布で形成される。 これを図4に示します。 注意されるように、断片の質量の軽いグループは、核分裂核の質量が増加するにつれてより高い質量数にシフトするが、重いグループの位置はほぼ静止したままである。 核分裂の励起エネルギーが増加するにつれて，対称質量分割の確率は増加し，非対称分裂の確率は減少する。 したがって、二つのピークの間の谷は確率（形成の収率）が増加し、高い励起では質量分布は単一のハンプになり、対称性で最大の収率となる（図5参照）。 ラジウム同位体は興味深い三重ハンプ質量分布を示し、ラジウムよりも軽い核種は単一ハンプ対称質量分布を示す。 （これらの核種は、しかし、核分裂を受けるために比較的高い活性化エネルギーを必要とする。）フェルミウム-260の領域にある非常に重い核では、質量-収量曲線は自発核分裂に対しても対称（単一ハンプ）になり、断片の運動エネルギーは異常に高い。 これらの質量分布の理解は核分裂の主要なパズルの一つであり、完全な理論的解釈はまだ欠けているが、多くの進歩がなされている（下記参照）。