핵분열 생성물

무거운 핵이 분열하는 동안 생성된 핵을 속발중성자가 방출되기 전의 핵분열 파편이라고 합니다. 속발중성자가 방출된 후의 핵을 핵분열 생성물이라고 합니다. 베타 붕괴의 1차 핵분열 생성물과 두 개 이상의 베타 붕괴의 2차 핵분열 생성물. 베타 붕괴는 핵의 질량수에 영향을 미치지 않으므로 핵분열 생성물의 질량을 논의할 때 두 경우를 구분할 필요는 없습니다.

실험적으로 다음 방법을 사용하여 핵분열 파편의 질량 분포를 결정할 수 있습니다. 즉, 두 파편의 운동 에너지(또는 속도)를 동시에 측정한 다음 중성자 방출을 추가합니다. 에너지 보존 법칙과 운동량 보정에 따라 조각의 질량을 계산합니다. 중성자 방출 후 핵분열 생성물의 질량 분포, 즉 항복 곡선을 결정하기 위해 방사성 화학적 방법을 사용하여 원소를 분리하고 표시된 방사성 광선 에너지 및 반감기를 측정하여 결정하는 경우가 많습니다(방사능 참조). .

우라늄-235 중성자 핵분열 생성물의 질량 분포는 그림 4에 나와 있습니다. 그림에서 두 개의 피크가 있음을 알 수 있습니다. 이는 핵분열 후 질량 분포가 동일하게 분할되지 않고(대칭 핵분열이라고 함) 하나는 더 무겁고 다른 하나는 더 가볍기 때문입니다(비대칭 핵분열이라고 함). 토륨, 우라늄 등 및 더 무거운 핵(페르뮴-256까지)의 경우 낮은 여기 에너지 조건에서 비대칭 핵분열이 지배적입니다. 이는 매우 두드러진 현상입니다. 핵분열핵의 질량수가 증가하면 무거운 조각 피크의 위치는 고정되고(A≒140), 가벼운 조각 피크의 위치는 질량이 높은 쪽으로 이동합니다. 또한 여기에너지가 증가할수록(예를 들어 입사입자의 에너지가 증가하는 경우) 대칭분열의 성분은 점차 증가한다. 비스무트와 같은 상대적으로 가벼운 핵종의 경우 대칭 핵분열이 지배적이며 조각의 질량 분포는 단 하나의 피크를 갖습니다. 중간핵종(라듐과 악티늄)이 분열할 때 질량분포에 3개의 피크가 나타나는 것이 전이상태임을 알 수 있다. 반면, 페르뮴-257 열중성자 핵분열이 일어나면 대칭 핵분열이 우세하다. 대칭분열과 비대칭분열을 설명하는 문제는 오랫동안 핵분열이론의 주요 문제로 여겨져 왔지만, 지금까지 이론적인 정량적 설명은 인정되지 않았으나 핵의 껍질효과와 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다.

핵분열로 형성된 주어진 질량의 1차 핵분열 생성물의 대부분은 매우 불안정한 중성자가 풍부한 동위원소(질량 사슬이라고 함)입니다. 그중에서 서로 다른 전하수 Z를 갖는 핵분열 생성물의 수율 P(Z)는 가우스 분포를 따릅니다. 여기서 C는 질량과 전하와 무관한 상수이고 Zp는 질량 사슬에서 가장 가능성 있는 전하수입니다(이 일반적인 추세에서는 홀수-짝수 효과도 있습니다. Z가 짝수일 때 출력은 Z가 홀수일 때보다 큽니다.

조각이 분리되면 쿨롱 반발력으로 인해 큰 운동 에너지를 가질 수 있습니다. 예를 들어 열 중성자에 의해 발생하는 우라늄-235의 핵분열에서는 조각의 평균 운동 에너지가 약 170MeV는 위의 핵분열로 방출되는 전체 에너지의 80%를 차지합니다. 많은 경우, 서로 다른 방향으로 날아가는 조각의 수는 나가는 광선과 입사하는 광선 사이의 각도에 따라 달라집니다. 즉, 각도 분포는 이방성으로 나타납니다. 파편의 각도 분포를 연구함으로써 핵분열 핵 생성 메커니즘을 더 잘 이해할 수 있습니다. 실험에 따르면 핵분열 파편의 각도 분포는 입사 입자의 에너지 및 스핀과 밀접하게 관련되어 있으며, 핵분열 핵 자체의 질량, 전하 및 스핀과도 관련이 있는 것으로 나타났습니다.