fissionfragmenten

Fissionfragmenten zijn de kernen die ontstaan bij kernsplijting van zware atoomkernen, zoals uranium-235 of plutonium-239, nadat zij een neutron hebben opgenomen. Bij de splitsing ontstaan doorgaans twee fragmentkernen met middelgrote massa’s, plus enkele neutronen en een aanzienlijke hoeveelheid bindingenergie die als warmte in de brandstof terechtkomt. De fragmenten zijn meestal onstabiel en ondergaan beta-verval naar stabiele isotopen.

De massaverdeling van de fragmenten is scheef: bij veel splijtingen komen fragmenten voor met massa’s rond A ≈ 95 en A ≈ 135. De exacte samenstelling hangt af van de initiële kern en de omgevingscondities. Doordat veel fragmenten onstabiel zijn, vervallen velen met uiteenlopende halfwaardes tot stabiele isotopen, met productie van straling gedurende seconden tot jaren daarna.

De totale energie die bij een fissie vrijkomt bedraagt ongeveer 200 MeV per gebeurtenis. Het grootste deel gaat in de kinetische energie van de fragmenten (~170 MeV), met aanvullende energie in prompt gammas en in kortdurende fissioproducten. Nadat de fissie is afgerond, blijven langlevende fissioproducten bestaan die decays leveren en zodoende vervalwarmte en radiotoxiciteit veroorzaken.

Een cruciale eigenschap voor kernreactoren zijn uitgestelde neutronen: een klein deel van de neutronen wordt pas vrijgegeven door latere beta-vervallen van fissioproducten. Het aandeel uitgestelde neutronen ligt bij U-235 op ongeveer 0,65% van het totale neutronenaanbod, wat van groot belang is voor de regel- en veiligheidsfuncties van een reactor.

Toepassingen en belang: fissioproducten bepalen de lange termijn radiologische belasting van gebruikte brandstof en vormen een belangrijke factor in stralingsbescherming, reactorontwerp, brandstofbeheer en nucleair forensisch onderzoek.