Productos de fisión nuclear
Los núcleos generados durante la fisión de núcleos pesados se llaman fragmentos de fisión antes de la liberación de neutrones rápidos. Los núcleos después de la liberación de neutrones rápidos se llaman productos de fisión. Los productos de fisión se pueden dividir en La fisión primaria. productos de la desintegración beta y los productos de fisión secundaria de más de una desintegración beta. La desintegración beta no afecta el número másico del núcleo, por lo que no es necesario distinguir entre los dos casos cuando se habla de la masa de los productos de fisión.
Experimentalmente, se puede utilizar el siguiente método para determinar la distribución de masa de los fragmentos de fisión; es decir, medir la energía cinética (o velocidad) de los dos fragmentos al mismo tiempo y luego sumar la emisión de neutrones. Según la ley de conservación de la energía y del momento Corrección, calcula la masa del fragmento. Para determinar la distribución de masa de los productos de fisión después de la liberación de neutrones, es decir, la curva de rendimiento, a menudo se determina separando los elementos mediante métodos radioquímicos y midiendo su energía de rayos radiactivos marcados y su vida media (ver radiactividad). .
La distribución de masa de los productos de fisión de neutrones de uranio-235 se muestra en la Figura 4. Se puede ver en la figura que hay dos picos. Esto se debe a que la distribución de masa más probable después de la fisión no está dividida por igual (llamada fisión simétrica), sino que uno es más pesado y el otro más liviano (llamada fisión asimétrica). Para el torio, el uranio, etc. y los núcleos más pesados (hasta el fermio-256), la fisión asimétrica domina en condiciones de baja energía de excitación. Este es un fenómeno muy destacado. Cuando aumenta el número de masa del núcleo de fisión, la posición del pico del fragmento pesado se fija (A≈140), mientras que la posición del pico del fragmento ligero se mueve hacia una masa mayor. Además, a medida que aumenta la energía de excitación (por ejemplo, cuando aumenta la energía de la partícula incidente), el componente de fisión simétrica aumenta gradualmente. Para nucleidos relativamente ligeros como el bismuto, domina la fisión simétrica y la distribución de masa de sus fragmentos tiene un solo pico. Cuando los nucleidos del medio (radio y actinio) se fisionan, aparecen tres picos en la distribución de masa. Se puede observar que se trata de un estado de transición. Por otro lado, cuando se produce la fisión de neutrones térmicos de fermio-257, domina la fisión simétrica. El problema de explicar la fisión simétrica y asimétrica ha sido durante mucho tiempo un problema importante en la teoría de la fisión, hasta el momento no existe una explicación teórica cuantitativa reconocida, pero parece estar estrechamente relacionado con el efecto de capa del núcleo.
La mayoría de los productos primarios de fisión de una masa determinada formados por fisión nuclear son unos isótopos muy inestables ricos en neutrones (llamados cadenas de masa). Entre ellos, el rendimiento P(Z) de productos de fisión con diferentes números de carga Z obedece a una distribución gaussiana: donde C es una constante independiente de la masa y la carga, y Zp es el número de carga más probable en la cadena de masa (en esta tendencia general, También hay un efecto par-impar, cuando Z es un número par, la salida es mayor que cuando Z es un número impar).
Cuando los fragmentos se separan, pueden tener una gran energía cinética debido a la repulsión de Coulomb. Por ejemplo, en la fisión del uranio-235 provocada por neutrones térmicos, la energía cinética media de los fragmentos puede alcanzar unos 170. MeV, que representa el 80% de la energía total liberada por la fisión anterior. En muchos casos, el número de fragmentos que salen volando en diferentes direcciones depende del ángulo entre el haz saliente y el haz incidente, es decir, la distribución angular parece anisotrópica. Al estudiar la distribución angular de los fragmentos, podemos comprender mejor el mecanismo de nucleación por fisión. Los experimentos muestran que la distribución angular de los fragmentos de fisión está estrechamente relacionada con la energía y el espín de las partículas incidentes, y también con la masa, la carga y el espín del propio núcleo de fisión.