首页 › 答案 › 题库 › 百万个为什么

为什么铀235能引发核裂变,而铀238则不行?

为什么铀235能引发核裂变,而铀238则不行?
参考答案:铀235能引发核裂变,而铀238则不行,主要原因在于它们的原子核中中子数目的差异以及它们在吸收中子后的稳定性。
铀235(U-235)的原子核含有143个中子和92个质子。在吸收一个中子后,U-235的原子核会接近稳定性边界,即接近成为钚-239(Pu-239)的阈能状态,此时若再吸收一个中子,钚-239的原子核就会分裂成两个较轻的原子核(通常是氪-92和钡-141),并释放出额外的中子。这个过程被称为链式反应,连续的裂变反应会释放出大量的能量,这就是原子核能的基础。
相比之下,铀238(U-238)的自然丰度更高,但是它含有146个中子和92个质子。U-238的原子核非常稳定,因为它已经非常接近铅(Pb-207)的原子核结构,铅的原子核非常重,且已经非常稳定。因此,U-238吸收中子后很难达到引发核裂变的阈能状态。即使吸收了中子,U-238也很少能够进一步分裂,因为它需要吸收至少三个中子才能形成可裂变的钚-241(Pu-241)。
核裂变所需的条件较为严苛,需要接近特定的原子核稳定性边界,而铀235满足了这一条件,因此可以引发核裂变。而铀238由于其原子核结构过于稳定,通常不能引发核裂变。