核分裂（Nuclear fission）

核分裂（Nuclear fission）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

核分裂就是一個較重的原子核分裂成較輕的原子核，同時伴隨著會產生中子和光子(γ-射線)。較重元素的分裂是一種放熱反應(exothermic reaction)，大量的能量會以電磁波和分裂碎片的動能形式釋放出來。核分裂是一種元素的遷變(elemental transmutation)，因為分裂後所生成的元素與原來的元素是不同的。

核分裂需以中子撞擊核燃料棒，然後產生連鎖反應( chain reaction)，釋放出大量的能量，能量若能在控管下慢慢釋放出來，就可以好好應用於和平用途，如核能發電，但若不控管任其快速釋放出，就可能會產生難以收拾的危機，如核武。在相近的質量下，核燃料所產生的能量是化學燃料(如汽油、炸藥)的數百萬或數千萬倍，也因此核分裂被視為是一種十分重要的能量來源，不過它的分裂產物還有放射性，所以核廢料的儲存處理和核武不斷擴展的兩個議題，就經常被人們討論著，也因此有人不鼓勵一直發展核能。
核分裂跟一般的核衰變 (radioactive decay)不同，它可藉由每一次分裂所放出的中子，控制其連鎖反應的進行。能夠提供進行核分裂連鎖反應的同位素稱為核燃料(nuclear fuels )，較常見的有235U和239Pu，如果它是自然狀態下自發進行的衰變，反應速率很慢，如: 235U的半衰期(half-life)將近7×109年; 239Pu大約是24000年，自發衰變時只放出α粒子。但在人為的誘發分裂反應或核武中，是以粒子(如:中子)加以撞擊而進行的，一但反應開始，就會引發一次或多次反應，以致不停的反應下去，造成所謂的連鎖效應。分裂產物的半衰期有些只有數秒鐘，有些就有數萬年，此時就需要有長時間的儲存設施，例如美國的絲蘭山(Yucca Mountain)，一直到它衰減為沒有放射性穩定的同位素。

能量的產生是因為當較重的原子核分裂成較輕的原子核時，分裂後新產生的原子核的總質量會較分裂前原先的原子核的總質量輕一些，這部份減少的質量就是核能的來源。在核反應中所損失的質量轉變成能量，是依據愛因斯坦的質能互換關係：即E(焦耳)＝m(公斤)xc2，c:光速=3×108公尺/秒。通常一次核分裂釋放出約2x 108eV的能量，而化學氧化反應，所釋放的能量最多也只有數個eV左右，兩者放出的能量真是天壤之別。

核分裂反應式依據同位素和過程略有差異，可產生好幾種較小原子核的不同組合，但通常不會分裂成相同質量(約為120)的原子核，較常見反應為裂變成質量為90〜100u，和另一個130〜140u，質量不等的的子核(daughter nucleus)。
如: 92235U＋01n→56142Ba＋3691Kr＋301n＋能量