核裂变

什么是核裂变?

今天核电站所使用的过程。

U-235U-235U-235U-235+200 MeV / fissãoREAÇÃO EM CADEIAnêutronU-235fragmentos
Uma fissão de U-235 libera ~2,5 nêutrons em média — se cada um induz nova fissão, a reação se sustenta (k=1, crítica).
DENSIDADE ENERGÉTICA (MJ/kg)
Urânio (1 pastilha)≈ 1 tonelada de carvão
Carvão~3 milhões t/ano
Petróleo~2 milhões t/ano
Gás natural~1,5 bilhão m³/ano

1 pastilha de urânio (~7g) ≈ 1 tonelada de carvão ou 150 galões de petróleo. Fonte: NEI / DOE.

核裂变是今天核电站所使用的过程。与聚变相反——聚变是合并原子——裂变是分裂重而不稳定的原子,将其分裂成两个或多个较小的碎片,同时释放能量。

过程如下:一个中子与铀-235原子碰撞。原子吸收中子后变得不稳定,分裂成两个较小的原子,同时释放能量和 2 至 3 个自由中子。这些中子再撞击其他原子——形成链式反应

在核电站中,这一反应由吸收中子的控制棒加以控制。释放的热量加热水,产生蒸汽驱动涡轮发电。

裂变每个原子核大约释放 200 MeV 能量——与任何化学燃料相比都是天文数字。但每克燃料的能量产出大约是 D-T 聚变的七分之一

来源:Olívia Omagari 文章,STEAM 2025;LIRA, J.C.L. Reação em cadeia. InfoEscola。

快速对比

  • 裂变:分裂铀/钚 → 今日在用的核电站 → 长期放射性废物。
  • 聚变:合并氘/氚 → 仍处于实验阶段 → 废物极少。