물리학에서 자발적 핵분열 불안정한 원자 핵이 2 개의 대략 동일한 작은 핵으로 나뉘어 에너지 및 일반적으로 하나 이상의 중성자를 방출하는 방사성 붕괴의 유형입니다. 자발적 핵분열은 90보다 큰 원자 수 (z)를 가진 중질 핵에서만 발생합니다. 전반적으로 비교적 드물지만, 액티 나이드 (예를 들어, 우라늄, 플루토늄, 아메리카주의) 및 무거운 합성 요소 (232보다 큰 질량 수)에서는 더 흔합니다. 이들은 적어도 Thorium-232만큼 무겁다.
예
자발적인 핵분열 반응의 예는 Californium-252를 Xenon-140 및 Ruthenium-108로 분할하는 것입니다.
98 CF →
자발적 핵분열 대 유도 된 핵분열
다른 유형의 핵분열은 유도 된 핵분열입니다. 두 가지 유형의 핵분열은 동일한 결과를 제공하지만, 중성자 또는 다른 입자가 원자 핵에 닿을 때 유도 된 핵분열이 발생합니다. 대조적으로, 자발적 핵분열은 양자 터널링으로 인해 발생합니다. 자발적인 핵분열은 일반적으로 중성자를 방출하기 때문에 핵분열과 연쇄 반응을 유도 할 수 있습니다. 자발적인 핵분열이 연쇄 반응으로 이어질 수 있기 때문에 핵무기 설계 및 안전을 고려하여 궁극적으로 Plutonium을 사용한 총 형 설계의 포기로 이어집니다.
.중성자 공급원이 항상 분명하지는 않기 때문에 자발적이고 유도 된 핵분열 사이를 구별하기가 어려울 수 있습니다. 예를 들어, 우주 광선에는 때때로 중성자가 포함됩니다. 자발적인 핵분열의 발견은 1940 년 소비에트 물리학 자 Georgy Flyorov와 Konstantin Petrzhak이 지하 60 미터 (200 피트)의 핵분열을 조사했을 때 발생했습니다.
자발적 핵분열 대 알파 붕괴 및 클러스터 핵분열
알파 붕괴, 클러스터 붕괴 및 자발적 핵분열은 모든 유형의 방사성 붕괴 인 관련 공정입니다. 그러나, 자발적 핵분열은 핵을 대략 동일한 단편으로 분할하는 반면, 클러스터 붕괴는 양성자 및 중성자의 "클러스터"를 방출하며 알파 붕괴는 2 개의 양성자와 2 개의 중성자의 헬륨 핵을 방출한다. 때로는 알파와 클러스터 붕괴가 별도의 프로세스로 간주되지만 일반적으로 알파 붕괴는 가장 일반적인 유형의 클러스터 붕괴로 간주됩니다. 한편, 자발적이고 유도 된 핵분열은 이진 핵분열의 유형입니다. 왜냐하면 핵을 두 개의 비슷한 조각으로 부수기 때문입니다.
일부 요소는 여러 프로세스를 통해 부패합니다. 예를 들어, 우라늄 -238 붕괴 체계에는 알파 붕괴와 자발적 핵분열이 모두 포함됩니다.
자발적 핵분열 속도
자발적 핵분열은 일반적인 사건이 아니며 그 빈도는 동위 원소마다 다릅니다. 예를 들어, 우라늄 -238은 약 10 년 동안 반감기로 알파 붕괴를 겪지 만 자발적 핵분열에 의한 붕괴의 반감기는 10 년 정도입니다. 플루토늄 -239에서 자발적 핵분열 속도는 우라늄 -235에서의 비율보다 약 300 배 높다. Curium-250 및 Californium-253은 자발적 핵분열을 쉽게 겪습니다.
| Nuclide | Half-Life (년) | 핵분열 속도 (붕괴%) | 핵분열 당 중성자 | 자발적 반감기 | z/a |
|---|---|---|---|---|---|
| u | 7.04 × 10 | 2.0 × 10 | 1.86 | 3.5 × 10 년 | 36.0 |
| u | 4.47 × 10 | 5.4 × 10 | 2.07 | 8.4 × 10 년 | 35.6 |
| pu | 24100 | 4.4 × 10 | 2.16 | 5.5 × 10 년 | 37.0 |
| pu | 6569 | 5.0 × 10 | 2.21 | 1.16 × 10 년 | 36.8 |
| cm | 8300 | ~ 74 | 3.31 | 1.12 × 10 년 | 36.9 |
| cf | 2.65 | 3.09 | 3.73 | 85.7 년 | 38.1 |
