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鈾235又稱鈾-235或U-235(符号:235.U),是鈾的三種天然同位素之一,當中只有鈾235能夠發生核分裂,引發連鎖核裂變反應,可用作核電及核彈。1935年由加拿大科學家 ...
鈾235又稱鈾-235或U-235(符號:235U ),是鈾的三種天然同位素之一,當中只有鈾235能夠發生核分裂,引發連鎖核分裂反應,可用作核電及核彈。1935年由加拿大科學家鄧史達發現。根據國際原子能機構的定義,濃度為3%的鈾235為核電廠發電用低濃縮鈾,高於80%稱作高濃縮鈾,大於90%則叫作為武器級高濃縮鈾。
鈾是自然界的稀有化學元素,具有放射性。鈾主要含三種同位素,即鈾-238、鈾235和鈾-234,但只有鈾235是可裂變核元素。當最少一個中子撞擊鈾235時,連鎖核分裂將會產生。鈾235需要到達臨界質量,連鎖核分裂才會持續下去。
早在1934年,義大利物理學家費米(Fermi)以中子撞擊鈾元素,首次發現核分裂反應。幾經研究,科學家最初發現天然鈾含有鈾238及鈾235兩種同位素,只有後者受中子撞擊後會發生分裂反應。
在過程中,一個中子撞擊鈾235原子核後,內部因吸收中子的能量,開始作劇烈的啞鈴狀震盪,結構終因震盪過劇而瓦解,產生出兩個質量較小的原子核及放出2到3個新的中子,這些中子又會撞擊附近的鈾235原子核,繼續產生分裂反應,此即所謂「連鎖反應」。
在這反應後,其產生的原子核及中子,總質量較未有反應前為低,損失質量會轉化成能量;按照相對論,質量變成能量時,其轉換關係為「能量=質量×光速的平方」(E=mc2),極小的質量即可變成極大的能量。1945年美軍投下的廣島原子彈,總重量為440公斤,鈾235含量為45公斤,當中只有1公斤鈾235發生核分裂,反應中又只有1克的質量轉化成能量,但已經可以把方圓1公里的地區夷為廢墟。
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