
【化】 fission barrier
【化】 fission
【计】 potential barrier
【化】 potential barrier; potential energy barrier; potential hill
裂变位垒(fission barrier)是核物理学中描述原子核发生自发裂变或诱发裂变所需克服的能量阈值。它由原子核的形变能与库仑排斥力、表面张力等相互作用共同决定,通常以势能曲线上最大值点的能量值表示。该概念源于液滴模型与壳层修正理论的结合,美国物理学家Niels Bohr和John A. Wheeler在1939年发表的经典论文中首次系统阐述了这一理论框架。
在实验观测中,裂变位垒高度直接影响核素的稳定性。例如铀-238的裂变位垒约为6.2 MeV,这解释了其在地壳中长期存在的特性。现代研究采用多维位能曲面计算法,通过Hartree-Fock-Bogoliubov理论结合宏观-微观模型进行精确测算,相关算法已收录于《核反应理论与应用》第三版教材(Springer, 2021)。
国际原子能机构(IAEA)核数据库收录了超过3000个核素的裂变位垒实验数据,这些数据被广泛应用于核反应堆设计、核废料处理等工程领域。近期《物理评论C》期刊的多篇研究指出,超重核区域(Z≥114)的裂变位垒异常升高现象,为合成新元素提供了理论支撑。
裂变位垒是核物理中描述原子核裂变过程的关键概念,指原子核发生裂变时需要克服的能量势垒。以下是详细解释:
基本定义
裂变位垒是原子核从基态变形到断裂成碎片过程中必须跨越的势能最大值,其高度直接影响核裂变的概率和寿命。例如,重核(如铀-235)裂变时需要克服这一能量障碍。
主要参数
包括垒高(V)和曲率(ħω)。对于双峰位垒结构,需区分内垒(V₁, ħω₁)和外垒(V₂, ħω₂),分别对应裂变路径上的两个势能峰。这类结构常见于锕系核的裂变过程。
物理意义
计算方法
主流方法包括宏观-微观模型和谐振子基展开的相对论平均场理论,可计算不同角动量下的位垒变化。轻核(如氦-5)的裂变位垒计算已与实验值较好吻合。
研究进展
中国评价核参数库(CENPL-FBP2)已收录129个核素的裂变位垒推荐值,涵盖从109Cd到252Cf的多种核素,为核物理研究和工程应用提供数据支持。
如需更完整的参数列表或计算细节,可参考知网空间及《原子能科学技术》等来源。
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