Spontanea fisio
En fiziko, spontanea fisio estas formo de radiaktiveco per fisio. Ĝi estas trajto de tre pezaj izotopoj, kaj estas teorie ebla por ĉiu atomkerno kies maso estas pli granda ol aŭ egala al 100 atommasaj unuoj u (proksime al rutenio). En praktiko, tamen, spontanea fisio estas nur energie farebla por atomaj masoj pli supre 230 u (proksime al torio). La izotopoaj plej emaj al spontanea fisio estas tiuj kun granda atoma nombro, la aktinoidoj, kiel mendelevio kaj laŭrencio, kaj la trans-aktinoidoj, kiel ruterfordio.
Por uranio kaj torio, la spontanea fisia reĝimo de disfalo okazas, sed estas relative malofta kaj tiel estas kutime neglektita krom en la akurataj konsideroj. La kriterio por tio ĉu spontanea fisio povas okazi estas proksimume:
- Z2 / A ≥ 45
kie Z estas la atomnumero (ekzemple, 92 por uranio-235),
- A estas la masnumero (ekzemple, 235 por uranio-235).
Kiel la nomo sugestas, spontanea fisio estas la sama procezo kiel fisio, escepte de tio ke ĝi okazas sen trafo de la atomo per ekstera neŭtrono aŭ alia partiklo. Spontaneaj fisioj liberigas neŭtronojn kiel ĉiuj fisioj, tiel se estas sojla maso de la substanco, spontanea fisio povas iniciati ĉena reakcio. Ankaŭ, izotopoj, por kiu spontanea fisio estas ofta disfala reĝimo, povas esti uzataj kiel neŭtronaj fontoj; kaliforniumo-252 (duoniĝtempo 2.645 jaroj, branĉa rilatumo de spontanea fisio 3,09%) estas ofte uzata por ĉi tiu celo.
Se dum iu tempodaŭro estas malatentebla malpligrandiĝo de la kvanto de kernoj kiuj povas spontanee fisii, do la fisiado estas procezo de Poisson: por tre mallongaj tempaj intervaloj la probablo de spontanea fisio estas proporcia kun la longo de tempodaŭro.
La spontanea fisio de uranio-238 lasas spurojn de damaĝo en mineraloj enhavantaj uranion ĉar la rezultoj de fisio disflugas tra la kristalsistemo. Ĉi tiuj spuras, aŭ fisiaj trakoj provizi la bazon por la radiomezura datigo: fisia traka datigo.
Kurzoj de spontanea fisio
redakti| Fonta izotopo | Duoniĝtempo | Parto de fisioj en ĉiuj disfaloj | Kvanto de neŭtronoj eligataj por unu fisio | Kvanto de neŭtronoj eligataj de unu gramo dum sekundo |
|---|---|---|---|---|
| 235U | 7,04x108 jaroj | 7,0x10−9 % | 1,86 | 1,0x10−5 |
| 238U | 4,47x109 jaroj | 5,4x10−5 % | 2,07 | 0,0136 |
| 239Pu | 2,41x104 jaroj | 4,4x10−10 % | 2,16 | 2,2x10−2 |
| 240Pu | 6569 jaroj | 5,0x10−6 % | 2,21 | 920 |
| 252Cf | 2,645 jaroj | 3,09 % | 3,73 | 2,314x1012 |
En praktiko 239Pu nepre enhavas iun kvanton de 240Pu pro la emo de 239Pu al absorbi aldonan neŭtronon dum produktado. Granda kvanto de spontaneaj fisiaj eventoj en 240Pu faras ĝin nedeziratan komponenton. Armiloj-grada plutonio enhavas ne pli ol 7% da 240Pu.
La malofte uzata pafilo-speca atoma bombo havas kritikan enmetan tempon de proksimume unu milisekundo, kaj la probablo de fisio dum ĉi tiu tempa intervalo devas esti malgranda. Pro tio nur 235U estas taŭga. Preskaŭ ĉiuj nukleaj bomboj uzas ian manieron de enen direktita eksplodo.
Spontanea fisio povas okazi multe pli rapide kiam la kerno de atomo spertas supermalformigon, aŭ estas en stato de forma izomero (fisia izomero).