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       1896 年，物理學家亨利·貝克勒爾偶然地把鈾鹽放在底片上，結果照片上呈現未知原因的霧狀現象，由此而發現天然放射性。為了進一步深入研究，皮埃爾和瑪麗·居里分析了瀝青鈾礦，并從中分離出兩種強放射性元素釙和鐳。很快英國科學家盧瑟福證實了放射性現象與原子核不穩定性有關。1934年，意大利科學家費米用中子轟擊鈾，并報道說產生了一些新物質。

       1938年，德國科學家奧托·哈恩發現了核裂變現象。當中子撞擊鈾原子核時，一個鈾核吸收了一個中子可以分裂成兩個較輕的原子核，在這個過程中質量發生虧損，因而放出很大的能量，并產生兩個或3個新的中子。這就是舉世聞名的核裂變反應。在一定的條件下，新產生的中子會繼續引起更多的鈾原子核裂變，這樣“一代代”傳下去，像鏈條一樣環環相扣，科學家將其命名為鏈式裂變反應。這一定的條件包括：第一，鈾要達到一定的質量，即臨界質量；第二，中子的能量要適當，一般是能量為0．025電子伏的“熱中子”。

       鏈式裂變反應釋放的核能叫做核裂變能。如果加以人為的控制，在鈾的周圍放一些強烈吸收中子的“中子毒物”(主要是硼和鎘)，使一部分中子還沒有被鈾核吸收引起裂變時，就先被“中子毒物”吸收，這樣就可以使核能緩慢地釋放出來。實現這種過程的設備叫做核反應堆。

       由于戰爭的爆發，核研究被提上了議事日程。在北美，費米找了一個芝加哥大學廢棄的露天運動場，用石墨塊和鈾棒組成的材料建立了一個反應堆，它于1942年 12月2日達到臨界，費米成功地演示了鏈式反應可以持續數分鐘。此后，美國運用鏈式反應原理，設計并制造了幾座大型反應堆。