易えき裂きれ变材料りょう

在ざい核かく工程こうてい中なか，易えき裂きれ变材料りょう（英語えいご：fissile material）^[1]指ゆび的てき是ぜ有能ゆうのう力りょく维持核かく裂きれ变的てき链式反はん应的てき一いち种材料りょう。根ね据すえ定てい义，易えき裂きれ变材料りょう可か以通过任意にんい能のう量的りょうてき中子なかご来らい维持链式反はん应，而主要しゅよう的てき中子なかご能のう量りょう可能かのう是ぜ慢中子なかご或ある者もの快かい中子なかご。易えき裂きれ变材料りょう可か以用作さく以下いか设备的てき核かく燃料ねんりょう：

带有中子なかご减速剂的てき热反应堆
不ふ带有中子なかご减速剂的快速かいそく反はん应堆
核かく爆ばく炸装置そうち

可か裂きれ变材料りょう与あずか易えき裂きれ变材料りょう

可か裂きれ变材料りょう（fissionable material）与あずか易えき裂きれ变材料りょう（fissile material）不同ふどう。可か裂きれ变指任にん何なん不ふ论俘获高或ある低能ていのう量りょう中子なかご，原子核げんしかく皆みな可か发生核かく裂きれ变的核種かくしゅ（即そく使つかい機き率りつ很低）^[2]，而易裂きれ变材料りょう指ゆび那な些俘获低能ていのう量りょう中子なかご後ご即そく有高ありだか機き率りつ发生裂きれ变，从而具有ぐゆう维持链式反はん应的能力のうりょく的てき核種かくしゅ。^[3]例れい如钚-239是ぜ易えき裂きれ变材料りょう，而钚-240只ただ能のう在ざい快かい中子なかご的てき作用さよう下か发生裂きれ变，因いん此仅仅是可か裂きれ变材料りょう。故こ易えき裂きれ变材料りょう是ぜ可か裂きれ变材料りょう中ちゅう的てき一いち少しょう部分ぶぶん，即そく所有しょゆう的てき易えき裂きれ变材料りょう都と可か以发生せい裂きれ变，但ただし并不是ぜ所有しょゆう可か裂きれ变材料りょう都と是ぜ易えき裂きれ变材料りょう。

铀-238是ぜ一种典型的可裂变材料，但ただし是ぜ无法维持中子なかご的てき链式反はん应。铀-235裂きれ变产生せい的てき中子なかご能のう量りょう大だい约是2百ひゃく万まん电子伏ふく特とく（相当そうとう于20000千せん米めーとる/秒びょう），仅仅有ゆう一小部分有足够的能量使铀-238发生裂きれ变。但ただし是これ氘氚核かく聚变反はん应产生せい的てき中子なかご的てき能のう量りょう达到14.1百ひゃく万まん电子伏ふく特とく（相当そうとう于52000千せん米めーとる/秒びょう），可か以很有效ゆうこう的てき使つかい铀-238和わ其它不ふ是ぜ易えき裂きれ变材料りょう的てき超ちょう铀元素げんそ發生はっせい裂きれ变。但ただし是ぜ铀-238裂きれ变产生せい的てき中子なかご的てき能のう量りょう仍然无法使し其他铀-238原子げんし发生裂きれ变，因いん此铀-238无法维持链式反はん应。核かく武器ぶき爆ばく炸的第だい二に阶段中ちゅう铀-238的てき快速かいそく核かく裂きれ变可か以大幅おおはば度ど提つつみ升ます核かく武器ぶき当とう量りょう，同どう时也产生了りょう大量たいりょう的てき放射ほうしゃ性せい尘埃。铀-238的てき快速かいそく核かく裂きれ变同时也是ぜ一いち些快速かいそく核かく反はん应堆的てき能のう量的りょうてき主要しゅよう来き源げん。

在ざい武器ぶき控ひかえ制せい的てき条じょう约中，特とく别是禁止きんし生せい产核武器ぶき用よう裂きれ变材料りょう条じょう约的提案ていあん中ちゅう，易えき裂きれ变材料りょう通常つうじょう專せん指ゆび主要しゅよう用よう于核武器ぶき中ちゅう的てき易えき裂きれ变材料りょう^[4] 。这些材料ざいりょう可か以维持じ有ゆう爆ばく炸性的てき裂きれ变链式しき反はん应。符合ふごう这个定てい义但不ふ符合ふごう通常つうじょう核かく物理ぶつり中ちゅう定てい义的材料ざいりょう是ぜ镎-237。

哪些核かく素もと是ぜ易えき裂きれ变材料りょう？

锕系元素げんそ和わ裂きれ变产物的ぶってき半はん衰おとろえ期き查论编
依よ衰おとろえ变链分ぶん类的锕系元素げんそ^[5]				半はん衰おとろえ期き范围	依よ裂きれ变产额（英えい语：Fission product yield）分ぶん类的裂きれ变产物ぶつ^[6]
4n	4n + 1	4n + 2	4n + 3	半はん衰おとろえ期き范围	4.5–7%	0.04–1.25%	<0.001%
²²⁸Ra				4～10年ねん		¹⁵⁵Eu ^þ
²⁴⁴Cm	²⁴¹Pu ^ƒ	²⁵⁰Cf	²²⁷Ac	10～29年ねん	⁹⁰Sr	⁸⁵Kr	^113mCd ^þ
²³²U ^ƒ		²³⁸Pu	²⁴³Cm ^ƒ	29～100年ねん	¹³⁷Cs	¹⁵¹Sm ^þ	^121mSn
²⁴⁸Bk^[7]	²⁴⁹Cf ^ƒ	^242mAm ^ƒ		100～400年ねん	↑中等ちゅうとう寿命じゅみょう裂きれ变产物ぶつ没ぼつ有半ゆうはん衰おとろえ期き为 100年ねん至いたり21万まん年ねん的てき裂きれ变产物ぶつ ↓长寿命いのち裂きれ变产物ぶつ
	²⁴¹Am		²⁵¹Cf ^ƒ^[8]	400～1000年ねん
		²²⁶Ra	²⁴⁷Bk	1000～2000年ねん
²⁴⁰Pu	²²⁹Th	²⁴⁶Cm	²⁴³Am	2000～8000年ねん
	²⁴⁵Cm ^ƒ	²⁵⁰Cm	²³⁹Pu ^ƒ	8000～3万まん年ねん
		²³⁰Th	²³¹Pa	3～10万まん年ねん
²³⁶Np ^ƒ	²³³U ^ƒ	²³⁴U		10～30万まん年ねん	⁹⁹Tc	¹²⁶Sn
²⁴⁸Cm		²⁴²Pu		30～140万まん年ねん	¹³⁵Cs	⁷⁹Se
	²³⁷Np			140～700萬まん年ねん	⁹³Zr	¹⁰⁷Pd
²³⁶U			²⁴⁷Cm ^ƒ	700～3000萬まん年ねん		¹²⁹I
²⁴⁴Pu				3000万まん～1亿年	也没有半ゆうはん衰おとろえ期き超ちょう过 2000万まん年ねん的てき裂きれ变产物ぶつ^[9]
²³²Th		²³⁸U	²³⁵U ^ƒ	1～150億おく年ねん	也没有半ゆうはん衰おとろえ期き超ちょう过 2000万まん年ねん的てき裂きれ变产物ぶつ^[9]
ƒ 易えき裂きれ变材料りょう þ 中子なかご毒物どくぶつ（热中子なかご截面超ちょう过3000靶恩）

根ね据すえ易えき裂きれ变材料りょう规则（Ronen Fissile rule）^[10]，對たい於90 ≤ Z ≤ 100的てき重じゅう元素げんそ，其2 × Z − N = 43 ± 2的てき同位どうい素もと大だい多た為ため易えき裂きれ变材料りょう，僅有少數しょうすう例外れいがい。^[11]^[12]^{[註 1]}

一般いっぱん来らい说，大だい多数たすう具有ぐゆう奇数きすう个中子なかご的てき錒系元素げんそ同位どうい素もと都と是ぜ易えき裂きれ变材料りょう。大だい多数たすう核かく燃料ねんりょう中ちゅう的てき可か分裂ぶんれつ核種かくしゅ之の質量しつりょう數すう為ため奇数きすう、質しつ子こ數すう為ため偶数ぐうすう，故こ中子なかご数すう為ため奇数きすう。而質子こ和わ中子なかご數すう皆みな為ため偶數ぐうすう的てき核種かくしゅ，如果其處於βべーた稳定线（英えい语：Beta-decay stable isobars）附近ふきん的てき话，其將比ひ其他核種かくしゅ來らい得とく更さら稳定，因いん此更不ふ容易ようい发生裂きれ变，也不容易ようい自じ发裂变，他た们發生はっせいαあるふぁ衰おとろえ变或あるβべーた衰おとろえ变的てき半はん衰おとろえ期き也相對たい較長，例れい如長壽ちょうじゅ的てき原始げんし放射ほうしゃ性せい核種かくしゅ（英えい语：Primordial nuclide）铀-238和わ钍-232。另一方面ほうめん，質しつ子こ和わ中子なかご數すう皆みな為ため奇數きすう的てき核種かくしゅ寿命じゅみょう大だい都と比ひ较短，因いん为他们很容易ようい发生βべーた衰おとろえ变，产生具有ぐゆう偶数ぐうすう个中子こ、偶数ぐうすう个质子こ的てき核種かくしゅ，而这些核種しゅ更さら加か稳定。

核かく燃料ねんりょう

能のう够称为核裂きれ变反应堆的てき核かく燃料ねんりょう的てき材料ざいりょう需要じゅよう：

处在束たば缚能量りょう曲きょく线上裂きれ变链式しき反はん应可能かのう的てき区域くいき。
发生中子なかご俘获后きさき有ゆう较大比例ひれい发生裂きれ变。
俘获一个中子以后平均能放出两个或者更多的中子，这样可か以补偿不发生裂きれ变以及被中子なかご减速剂吸收きゅうしゅう的てき中子なかご。
半はん衰おとろえ期き比ひ较长。
可か以提供ていきょう合あい适的储量。

可か裂きれ变核素的すてき中子なかご俘获/裂きれ变比例ひれい
热中子なかご				超ちょう热中子なかご
σしぐま_F	σしぐま_γがんま	%		σしぐま_F	σしぐま_γがんま	%
531	46	8.0%	²³³U	760	140	16%
585	99	14.5%	²³⁵U	275	140	34%
750	271	26.5%	²³⁹Pu	300	200	40%
1010	361	26.3%	²⁴¹Pu	570	160	22%

核かく燃料ねんりょう中ちゅう的てき可か裂きれ变核素もと包括ほうかつ以下いか几种：

铀-235，存在そんざい于天然てんねん铀和浓缩铀中。
钚-239，由ゆかり铀-238通つう过中子なかご俘获生成せいせい。
钚-241，由ゆかり钚-240通つう过中子なかご俘获生成せいせい。钚-240可か以由钚-239通つう过中子なかご俘获生成せいせい。
铀-233，由ゆかり钍-232通つう过中子なかご俘获生成せいせい。

易えき裂きれ变材料りょう的てき核かく素もと俘获一个中子后并不一定会发生裂变。发生裂きれ变的概がい率りつ取と决于原子核げんしかく的てき种类和かず中子なかこ的てき能のう量りょう。对于低能ていのう中子なかご和わ中等ちゅうとう能のう量的りょうてき中子なかご，中子なかご俘获发生裂きれ变的反はん应截面めん为(σしぐま_F)，而俘获后放出ほうしゅつγがんま射い线的てき反はん应截面めん为 (σしぐま_γがんま)，不ふ发生裂きれ变的比例ひれい如右表ひょう所しょ示しめせ。

合法ごうほう控ひかえ制せい

国くに际原子げんし能のう机つくえ构根ね据すえ易えき裂きれ变材料りょう运输时的安全あんぜん需求曾经将はた它们分ぶん成なり如下几类^[13]^[14]：

第だい一いち类：没ぼつ有ゆう控ひかえ制せい
第だい二に类：材料ざいりょう运输量りょう受限
第だい三さん类：运输时需要じゅよう特殊とくしゅ安やす排はい

但ただし是ぜ这些类别在ざい二に十世纪九十年代中期被替换了^[15]。

註釋ちゅうしゃく

^ 由よし此規則きそく可か推導出どうしゅつ有ゆう33種しゅ核種かくしゅ可能かのう為ため可か裂きれ变物质：釷-225、227、229；鏷-228、230、232；鈾-231、233、235；錼-234、236、238；鈽-237、239、241；鋂-240、242、244；鋦-243、245、247；鉳-246、248、250；鉲-249、251、253；鑀-252、254、256；鐨-255、257、259。其中只ただ有ゆう十じゅう四種核種的半衰期長達一年以上（包括ほうかつ同どう核かく異い構體）：釷-229、鈾-233、鈾-235、錼-236、鈽-239、鈽-241、鋂-242m、鋦-243、鋦-245、鋦-247、鉳-248、鉲-249、鉲-251和わ鑀-252，而當中ちゅう只ただ有ゆう鈾-235為ため天然てんねん存在そんざい的てき核種かくしゅ，至いたり於鈾-233和わ鈽-239則のり分別ふんべつ可か藉由普遍ふへん的てき天然てんねん核種かくしゅ釷-232和わ鈾-238俘獲單たん個中こちゅう子こ而生成せいせい，其他可か分裂ぶんれつ核種かくしゅ則そく需通過つうか進一しんいち步ふ的てき中子なかご俘獲才能さいのう生成せいせい微小びしょう的てき量りょう。

参考さんこう文献ぶんけん

^ 易えき裂きれ变材料りょう-术语在ざい线—权威的てき术语知ち识服务平台だい. termonline.cn. [28 August 2023]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2023-08-28）. 含有がんゆう一种或几种易裂变核素的材料。在ざい适当条件下じょうけんか它可用よう做核燃料ねんりょう、原子げんし弹装料りょう和わ氢弹引爆材料ざいりょう。
^ NRC: Glossary -- Fissionable material. www.nrc.gov. [2023-08-04]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-12-01）.
^ Slides-Part one: Kinetics. UNENE University Network of Excellence in Nuclear Engineering. [3 January 2013]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2019-04-02）.
^ Fissile Materials and Nuclear Weapons （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）, International Panel on Fissile Materials
^ 虽然镭不ふ是ぜ锕系元素げんそ，但ただし它紧接せっ在ざい锕系元素げんそ锕之前まえ，且有半ゆうはん衰おとろえ期き超ちょう过4年ねん，可か被ひ列れつ入にゅう此表中ちゅう的てき同位どうい素もと，因いん此镭也被列れつ入にゅう其中。
^ 此表列れつ出で的てき是ぜ热中子なかご轰击²³⁵U的てき裂きれ变产额。
^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248. Nuclear Physics. 1965, 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
^ 是ぜ所しょ有半ゆうはん衰おとろえ期き超ちょう过四年的同位素中最重的
^ 半はん衰おとろえ期き远长于²³²Th，基本きほん可か视为稳定的てき衰おとろえ变产物ぶつ被ひ排除はいじょ在外ざいがい，如半衰おとろえ期き8×10¹⁵年とし的てき¹¹³Cd。
^ Nuclear Science and Engineering -- ANS / Publications / Journals / Nuclear Science and Engineering. [2023-08-04]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2017-12-27）.
^ Ronen Y., 2006. A rule for determining fissile isotopes. Nucl. Sci. Eng., 152:3, pages 334-335. [1] （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
^ Ronen, Y. Some remarks on the fissile isotopes. Annals of Nuclear Energy. 2010, 37 (12): 1783–1784. doi:10.1016/j.anucene.2010.07.006.
^ Safe Transport of Radioactive Materials, International Atomic Energy Agency, 1964
^ 10CFR71, 49CFR173.403
^ 49CFR & 10CFR71 changes. [2011-01-07]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-03-04）.

参まいり见

[13] 由よし此規則きそく可か推導出どうしゅつ有ゆう33種しゅ核種かくしゅ可能かのう為ため可か裂きれ变物质：釷-225、227、229；鏷-228、230、232；鈾-231、233、235；錼-234、236、238；鈽-237、239、241；鋂-240、242、244；鋦-243、245、247；鉳-246、248、250；鉲-249、251、253；鑀-252、254、256；鐨-255、257、259。其中只ただ有ゆう十じゅう四種核種的半衰期長達一年以上（包括ほうかつ同どう核かく異い構體）：釷-229、鈾-233、鈾-235、錼-236、鈽-239、鈽-241、鋂-242m、鋦-243、鋦-245、鋦-247、鉳-248、鉲-249、鉲-251和わ鑀-252，而當中ちゅう只ただ有ゆう鈾-235為ため天然てんねん存在そんざい的てき核種かくしゅ，至いたり於鈾-233和わ鈽-239則のり分別ふんべつ可か藉由普遍ふへん的てき天然てんねん核種かくしゅ釷-232和わ鈾-238俘獲單たん個中こちゅう子こ而生成せいせい，其他可か分裂ぶんれつ核種かくしゅ則そく需通過つうか進一しんいち步ふ的てき中子なかご俘獲才能さいのう生成せいせい微小びしょう的てき量りょう。

[1] 易えき裂きれ变材料りょう-术语在ざい线—权威的てき术语知ち识服务平台だい. termonline.cn. [28 August 2023]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2023-08-28）. 含有がんゆう一种或几种易裂变核素的材料。在ざい适当条件下じょうけんか它可用よう做核燃料ねんりょう、原子げんし弹装料りょう和わ氢弹引爆材料ざいりょう。

[fissionable-2] NRC: Glossary -- Fissionable material. www.nrc.gov. [2023-08-04]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-12-01）.

[UNENE-3] Slides-Part one: Kinetics. UNENE University Network of Excellence in Nuclear Engineering. [3 January 2013]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2019-04-02）.

[4] Fissile Materials and Nuclear Weapons （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）, International Panel on Fissile Materials

[5] 虽然镭不ふ是ぜ锕系元素げんそ，但ただし它紧接せっ在ざい锕系元素げんそ锕之前まえ，且有半ゆうはん衰おとろえ期き超ちょう过4年ねん，可か被ひ列れつ入にゅう此表中ちゅう的てき同位どうい素もと，因いん此镭也被列れつ入にゅう其中。

[6] 此表列れつ出で的てき是ぜ热中子なかご轰击²³⁵U的てき裂きれ变产额。

[7] Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248. Nuclear Physics. 1965, 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.

[8] 是ぜ所しょ有半ゆうはん衰おとろえ期き超ちょう过四年的同位素中最重的

[9] 半はん衰おとろえ期き远长于²³²Th，基本きほん可か视为稳定的てき衰おとろえ变产物ぶつ被ひ排除はいじょ在外ざいがい，如半衰おとろえ期き8×10¹⁵年とし的てき¹¹³Cd。

[10] Nuclear Science and Engineering -- ANS / Publications / Journals / Nuclear Science and Engineering. [2023-08-04]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2017-12-27）.

[11] Ronen Y., 2006. A rule for determining fissile isotopes. Nucl. Sci. Eng., 152:3, pages 334-335. [1] （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）

[12] Ronen, Y. Some remarks on the fissile isotopes. Annals of Nuclear Energy. 2010, 37 (12): 1783–1784. doi:10.1016/j.anucene.2010.07.006.

[14] Safe Transport of Radioactive Materials, International Atomic Energy Agency, 1964

[15] 10CFR71, 49CFR173.403

[16] 49CFR & 10CFR71 changes. [2011-01-07]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-03-04）.

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