핵분열

핵분열은 무거운 핵이 서로 다른 크기의 둘 또는 그 이상의 가벼운 핵, 또는 핵분열 조각과 중성자로 분해되는 과정입니다. 놀랍게도, 핵분열 파편과 중성자의 수는 모든 핵분열에서 같지 않습니다. 하지만, 질량과 원자 수의 합은 핵분열 방정식의 양쪽에서 항상 같습니다.

핵분열에 의해 생성된 즉발'중성자 외에도 고에너지 핵분열 파편의 베타 붕괴 후에 추가적인 지발'중성자가 생성될 수 있습니다. 핵분열 반응에서 딸 핵종의 결합 에너지의 합은 부모 핵종의 결합 에너지보다 큽니다. 그 차이는 핵분열 동안 엄청난 양의 에너지가 방출되기 때문입니다.

핵분열로 방출되는 중성자는 전형적으로 빠른'중성자로 운동 에너지가 높고 대부분의 무거운 핵과 상호작용하지 않고 움직입니다. 중성자는 크기가 유사한 핵과 충돌하면 상당한 에너지를 잃게 됩니다. 주변 환경과의 균형을 이루려는 중성자는 느린'또는 열'중성자입니다.

열 중성자를 흡수하여 핵분열을 겪는 핵분열성 핵종을 분열성'이라고 합니다. 핵분열 반응에서 생성된 모든 중성자가 반드시 다른 핵에서 핵분열을 일으키는 것은 아닙니다. 하지만 그러한 중성자가 핵분열을 일으킬 때 핵 연쇄 반응이라고 불립니다.

연쇄 반응은 중성자 세대'로 설명할 수 있습니다. 연쇄 반응을 일으키는 중성자는 1세대이고 그 결과 발생하는 핵분열은 2세대로 됩니다. 2세대 중성자에 의해 유도된 분열에서 생성된 중성자는 3세대입니다.

연쇄 반응은 중성자가 더 이상 생성되지 않을 때까지 계속됩니다. 평균 분열 수가 한 세대에서 다음 세대로 동일하게 유지되면 에너지가 일정한 속도로 생성됩니다. 대부분의 경우 이런 과정은 중성자가 물질을 떠나기 전에 속도를 잘 조절하면 더 가능성이 높습니다.

생성된 중성자가 더 이상의 핵분열을 유도할 충분한 물질을 포함하고 있다는 것을 확증하기 위해 임계 질량이라고 불리는 특정한 최소 질량의 분열 가능 물질이 필요합니다. 하위 임계 질량은 임계 질량의 임계값보다 낮은 양이며 초임계 질량은 임계치보다 높은 양입니다. 임계 질량은 온도, 모양 및 주변 환경의 구성에 영향을 받습니다.

이러한 파라미터의 변경으로 인해 임계질량이 낮아지거나 높아질 수 있습니다.