核能是世界上最强大的能源之一。一般用于大型核电站大规模发电。然而，很少有人知道原子核如何转化为日常生活所需的实用能量。一般来说，这种能量是由两个不同的过程产生的： 核裁断 y 核聚变.
在这篇文章中，我们将深入探讨这个过程 核裁断，解释这种类型的能量是如何产生的，其机制是什么，以及它与核聚变有何不同，以及其他关键主题。
什么是核裂变？
核裂变是一种核反应，其中重原子的原子核分裂成较轻的原子核，在此过程中释放大量能量。在核电站中，这种能量随后主要转化为电力。
在此过程中，中子与不稳定原子的原子核碰撞，例如 铀235 或钚239。通过捕获所述中子， 核心变得更加不稳定 并分裂，以热和辐射的形式释放出额外的中子和能量。
这些额外的中子反过来可以通过与其他不稳定的原子核碰撞来引发更多的裂变反应，从而维持 连锁反应 如果控制不当，可能会导致能量以破坏性的方式大量释放。这是核反应堆运行的基本原理。
单个裂变核 它产生的能量比典型的化学反应（例如燃烧煤炭或天然气）多数百万倍。这种令人印象深刻的能源绩效是核能成为电力生产如此有吸引力的选择的原因。
连锁反应
当核裂变发生时，会释放出几个中子（通常在两个到三个之间）。这些中子可以继续与附近的其他裂变核相互作用，引起更多的裂变，从而释放更多的中子和能量。这就是所谓的 连锁反应.
为了使链式反应可持续，初始裂变释放的至少一个中子必须引起新的裂变。如果满足这个条件，反应就能以受控的方式继续进行。这就是工作原理 核反应堆.
核电站面临的巨大挑战之一是能够控制这一过程。连续裂变太多会导致能量突然释放，而裂变太少则无法产生足够的能量。核反应堆旨在通过使用来维持这种平衡 主持人和控制栏 必要时它们会吸收中子。
核裂变和聚变之间的区别
裂变和聚变都会释放原子核中所含的能量，但各自背后的机制却截然不同。
在 核裁断，一 重核分裂 如前所述，在较小的原子核中，而在 核聚变，过程相反： 轻核，通常是氢，它们融合形成一个更重的物体，释放出大量的能量。
裂变示例：
当中子撞击原子时 铀235，原子分裂成两个较轻的原子核， 钡 144 和氪 89，释放出三个新的中子和大量的能量。这是核电站中高度受控的过程。
融合示例：
在太阳中，氢原子核不断聚变形成氦原子核，以光和热的形式释放大量能量。然而，由于需要数百万度的温度和高压，地球上聚变反应所需的条件极难实现。尽管经过数十年的研究， 受控核聚变尚未以商业上可行的方式实现.
临界质量
La 临界质量 这是使持续链式反应成为可能所需的裂变材料的最小量。如果使用的质量小于临界质量，则每次裂变中释放的中子将在引起新裂变之前丢失，反应将停止。
临界质量取决于多种因素，例如 材料纯度、其几何形状以及是否被中子反射材料包围，从而减少损失。
一个例子是，核反应堆通常设计成球形或圆柱形，以尽可能长时间地维持系统内的中子数量，并确保裂变持续持续。
自发核裂变
自发核裂变 这是一种不太常见但重要的现象，其中原子核在没有入射中子干预的情况下分裂。这种情况发生在非常不稳定的同位素中，例如钚239。
尽管自发发生的概率很低，但这种现象对核材料管理和反应堆安全具有影响。
这种类型的裂变会导致辐射发射，如果管理不当，会带来潜在的危险，因为如果达到正确的条件，它可能会引发不需要的反应。
这就是为什么 安全 核电站的安全是避免发生切尔诺贝利或福岛等事件和灾难的关键。
核裂变仍然是世界能源生产的领先技术之一，特别是因为它能够以有限的碳足迹产生大量电力。