核裂变是怎样的过程，如何被人类利用？

核裂变和核聚变是少有的能将质量转变成能量的过程，但是现在能为人们所利用的只有核裂变，那核裂变到底是什么样的过程呢?

核裂变是指一个质量较重的原子核通过核反应过程分裂为两个或两个以上的中等质量的原子核的过程。并不是所有的原子核都能进行核裂变，只有因为质量过大而不稳定的原子核才会发生裂变。核裂变分为自发裂变和诱发裂变，顾名思义，自发裂变是指原子核非常不稳定，能够自发裂变成两个更稳定的中等质量原子核，而诱发裂变是需要人为提供一些能量或者刺激，激发不稳定的原子核变得更不稳定从而发生裂变。人类想要很好地控制核裂变，就需要利用诱发裂变，对核燃料“点火”。那利用什么来“点火”呢？答案是“中子”。

中子由于不带电，所以比带电粒子更容易进入原子核，干扰原子核的稳定。有的诱发裂变反应后会产生更多的中子，例如用中子轰击铀-235原子核，原子核分裂为较轻的原子核，同时产生2～3个中子，这些中子继续轰击其他铀-235原子核，会产生更多的中子。使反应继续下去，这个过程被人们称为“链式反应”。裂变不断进行，而且次数以非常快的速度增加，反应产生的能量也迅速地释放，当快到一定程度的时候就会发生爆炸。

但是，人们想利用这些能量，是绝对不允许中子的增长速度脱离控制的。中子诱发核裂变，对中子的速度，靶原子核的种类等条件都有严格要求。如果我们在燃料中加入一些可以吸收中子的物质，一次裂变产生的3个中子中可能有2个中子被吸收，那么链式反应持续进行，只不过每一次都只发生一个反应，裂变的速度并不增长。如果再多加入一些吸收物质，那么可能产生的3个中子都被吸收，链式反应就此中止。科学家们就是利用这样的原理来控制核裂变，在核反应堆中，主要由“控制棒”来实现，当需要停止裂变反应时，将足够的控制棒插入燃料中，核反应立即停止。

裂变过程产生中子是一个复杂的过程，不同能量的中子与不同核素反应会产生不同数量的中子，热中子与铀-235反应产生2.418个裂变中子，与钚-239反应产生2.871个中子，它们都是易裂变核素，所以是目前在核电站应用最广泛的核素。

核裂变产生的裂变产物通常为两个较轻的原子核，20世纪40年代，我国核物理学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核三裂变现象，在科学界引起了强烈反响。

引自：公众核科学技术知识问答丛书之三

《核电造福你我他》，科学出版社，2013年