核分裂產物

核分裂產物即指核分裂過程中生成的產物。核分裂是指由較重的（原子序數較大的）原子，主要是指鈾或鈽，分裂成較輕的（原子序數較小的）原子的一種核反應形式。原子彈以及核電廠的能量來源都是核分裂。早期原子彈應用（以鈾-238製備的）鈽-239為原料製成，而鈾-235分裂在核電廠最常見，由釷-232製備的鈾-233也在實驗堆中使用。

分裂產物的質量數產額圖：鈾-235、鈽-239、鈾-233的熱中子分裂產物

特點與種類

重核原子經中子撞擊後，分裂成為兩個較輕的原子，這就是最初的分裂產物。由於重原子核的中子含量很高，大約60%（如鈽-239含有145個中子），而輕的穩定原子核中子含量較低（50%~55%），因此分裂產物中都含有過多的中子。這些富含中子的分裂產物都通過系列β衰變（把中子變成質子的反應）最終變成穩定核，這一過程中將產生一系列放射性分裂產物，每個β系列都維持質量數不變，都以一個穩定核為終點。例如 氪-92 → 銣-92 → 鍶-92 → 釔-92 → 鋯-92。

核分裂生成眾多不同產物，可以按照質量數分成不同的β系列，而這些不同系列（即不同質量數）的種類分布也是有規律的。如右圖所示，每個重核都大致分裂成大小兩個輕核，一個質量數在86~107之間（氪、銣、鍶、釔、鋯、鈮、鉬、鎝、釕、銠、鈀、銀、鎘），一個質量數在131-148之間（錫、銻、碲、碘、氙、銫、鋇、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪）。此外，微量的（0.2~0.4%）三裂式分裂，除了大小兩個輕核外，還產生一個微小的氦-4或氚核。

放射性危害

錒系元素和分裂產物的半衰期 閱 論 編 依衰變鏈分類的錒系元素[1] 半衰期範圍 依分裂產額（英語：Fission product yield）分類的分裂產物[2] 4n 4n + 1 4n + 2 4n + 3 4.5–7% 0.04–1.25% <0.001% 228Ra 4～10年 155Eu þ 244Cm 241Pu ƒ 250Cf 227Ac 10～29年 90Sr 85Kr 113mCd þ 232U ƒ 238Pu 243Cm ƒ 29～100年 137Cs 151Sm þ 121mSn 248Bk[3] 249Cf ƒ 242mAm ƒ 100～400年 ↑中等壽命分裂產物 沒有半衰期為 100年至21萬年 的分裂產物 ↓長壽命分裂產物 241Am 251Cf ƒ[4] 400～1000年 226Ra 247Bk 1000～2000年 240Pu 229Th 246Cm 243Am 2000～8000年 245Cm ƒ 250Cm 239Pu ƒ 8000～3萬年 230Th 231Pa 3～10萬年 236Np ƒ 233U ƒ 234U 10～30萬年 99Tc 126Sn 248Cm 242Pu 30～140萬年 135Cs 79Se 237Np 140～700萬年 93Zr 107Pd 236U 247Cm ƒ 700～3000萬年 129I 244Pu 3000萬～1億年 也沒有半衰期超過 2000萬年的分裂產物[5] 232Th 238U 235U ƒ 1～150億年 ƒ 易分裂材料 þ 中子毒物（熱中子截面超過3000靶恩）

中等壽命分裂產物 項： 單位： t½ a 產額 % Q* KeV βγ * 155Eu 4.76 .0803 252 βγ 85Kr 10.76 .2180 687 βγ 113mCd 14.1 .0008 316 β 90Sr 28.9 4.505 2826 β 137Cs 30.23 6.337 1176 βγ 121mSn 43.9 .00005 390 βγ 151Sm 90 .5314 77 β

由於核子反應爐存在核洩露的隱患，因此放射性分裂產物受到廣泛關注。事實上，也是很幸運的是，沒有半衰期為百年至二十萬年之間的分裂產物，因此放射性分裂產物可以分成兩類，一類放射性強，但是可以在數百年內衰變殆盡；另一類放射性很弱，它們的放射性低於相應分裂原料，即放射性礦物，採用廢料回填礦坑的辦法就能達成「核工業降低地殼的放射性總量」。

第一類強放射性的分裂產物中，絕大多數半衰期很短，在洩露數月內就很快耗盡，但有幾個核素半衰期在數年到數十年之間，列於上表「中壽命核分裂產物」，它們造成的影響將持續數十至數百年。其中最值得關注的是銫-137和鍶-90，它們的半衰期都約為30年（壽命很長），而且分裂產額都較高（產量很大），這兩種原子核是分裂產物放置數年至數百年間放射性的主要來源（因為其它強放射性核或者數年內耗盡，或者含量太低）。如上表所示，銫-137和鍶-90的產額和衰變能都顯著地比其它核素高。不幸的是，這兩種中長期放射線主力核素，恰巧都容易進入生物體內：銫和鍶兩種元素的化學性質分別與鉀和鈣相似，容易被人體吸收，特別是鍶容易代替鈣沉積在骨骼中，因此對銫-137和鍶-90的回收利用或無害化處理十分重要。此外一些極短壽命的放射性產物也頗受關注，特別是碘-131，雖然數個月就能衰變殆盡，但它極易被人體吸收富集；另外，銫-134和鍶-89是另兩個短壽強放射性核素，對人體傷害方式與銫-137和鍶-90相同，只是危害時間更集中。^{[註 1]}以上五個核素正是分裂產物洩漏造成數次人體傷害事故的主要元兇，相關數據列於下表：

核素	分裂產額	半衰期	衰變產物	衰變能	生物體 相似物	富集於器官	傳播	對策
碘-131	~3%	8.02天	β氙	971 keV	碘-127	甲狀腺	大氣水體	服用碘化鉀片
銫-137	6.3%	30.2年	β鋇	1174 keV	鉀	肝、腎、肌肉	大氣水體	深耕、鉀肥 普魯士藍
銫-134	<6.8%[注1]	2.06年	β鋇	1548 keV
鍶-90	4.5%	27.7年	ββ鋯	2826 keV	鈣	骨骼，無法排出	塵埃	土壤中撒石灰
鍶-89	~3%	50.5天	β釔	982 keV

第二類分裂產物放射性很低，卻「太長壽」，最值得關注的是碘-129、鎝-99和銫-135。雖然它們放射性比相應數量的鈾礦原料低，但比鈾礦更容易游離於自然水體之中，它們分別以I^-、TcO₄^-和Cs⁺形式溶解在水中，而且難以沉積，造成大自然水體的近乎永久性的放射性污染。因此它們的隔絕存放尤為重要。它們被水稀釋後，放射線量遠低於自然界的放射線背底，不對人體健康造成影響，而且即使多量攝入也很容易排出。^{[註 2]}

此外，核洩漏或核爆炸造成的放射污染還包括鈽鈾等錒系元素的污染，它們不屬於核分裂產物。