
【化】 fission barrier
【化】 fission
【計】 potential barrier
【化】 potential barrier; potential energy barrier; potential hill
裂變位壘(fission barrier)是核物理學中描述原子核發生自發裂變或誘發裂變所需克服的能量阈值。它由原子核的形變能與庫侖排斥力、表面張力等相互作用共同決定,通常以勢能曲線上最大值點的能量值表示。該概念源于液滴模型與殼層修正理論的結合,美國物理學家Niels Bohr和John A. Wheeler在1939年發表的經典論文中首次系統闡述了這一理論框架。
在實驗觀測中,裂變位壘高度直接影響核素的穩定性。例如鈾-238的裂變位壘約為6.2 MeV,這解釋了其在地殼中長期存在的特性。現代研究采用多維位能曲面計算法,通過Hartree-Fock-Bogoliubov理論結合宏觀-微觀模型進行精确測算,相關算法已收錄于《核反應理論與應用》第三版教材(Springer, 2021)。
國際原子能機構(IAEA)核數據庫收錄了超過3000個核素的裂變位壘實驗數據,這些數據被廣泛應用于核反應堆設計、核廢料處理等工程領域。近期《物理評論C》期刊的多篇研究指出,超重核區域(Z≥114)的裂變位壘異常升高現象,為合成新元素提供了理論支撐。
裂變位壘是核物理中描述原子核裂變過程的關鍵概念,指原子核發生裂變時需要克服的能量勢壘。以下是詳細解釋:
基本定義
裂變位壘是原子核從基态變形到斷裂成碎片過程中必須跨越的勢能最大值,其高度直接影響核裂變的概率和壽命。例如,重核(如鈾-235)裂變時需要克服這一能量障礙。
主要參數
包括壘高(V)和曲率(ħω)。對于雙峰位壘結構,需區分内壘(V₁, ħω₁)和外壘(V₂, ħω₂),分别對應裂變路徑上的兩個勢能峰。這類結構常見于锕系核的裂變過程。
物理意義
計算方法
主流方法包括宏觀-微觀模型和諧振子基展開的相對論平均場理論,可計算不同角動量下的位壘變化。輕核(如氦-5)的裂變位壘計算已與實驗值較好吻合。
研究進展
中國評價核參數庫(CENPL-FBP2)已收錄129個核素的裂變位壘推薦值,涵蓋從109Cd到252Cf的多種核素,為核物理研究和工程應用提供數據支持。
如需更完整的參數列表或計算細節,可參考知網空間及《原子能科學技術》等來源。
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