放射性与原子弹概要课件.pptVIP

第三讲放射性与原子弹赵峥北京师范大学物理系

a中子的发现b裂变与链式反应c原子弹与氢弹的研制d核能的和平利用

一、中子的发现§1869元素周期律§1885光谱线§1895X射线§1896天然放射性§1920卢瑟福预言中子§1930玻特α粒子中子（未出）

§1931里·居里夫未知射+石蜡子（以未知射γ射）§1932德威克《中子可能存在》Nature《中子的存在》英国皇家学会会刊（巴斯德：机遇只偏有准的

1935年诺贝尔物理学奖查德威克：中子的发现1935年诺贝尔化学奖约里奥夫妇：人工放射性（1934年完成）

二、裂变与链式反应1.裂变的发现1938约里奥夫妇中子+铀镧，……(z=92)(z=57)

1939哈恩，斯特拉斯曼重复约里奥夫妇的实验肯定产物是镧与钡(z=57)(z=56)

1939迈特纳、弗里希认为是裂变液滴模型

1947钱三强、何泽慧发现核的三分裂与四分裂

2、链式反应约里奥·居里重核：中子数质子数轻核：中子数质子数费米西纳德

约里奥1944法国科学院院长1946法国原子能委员会主席

原子核的结合能Z质子数A原子量N中子数m原子核质量

核子的平均结合能

裂变与聚变均可产生核能

核力的传播者——介子汤川秀树虚介子以光速传播核半径r用测不准关系可估出介子质量约

三、原子弹与氢弹的研制§二战爆发§约里奥的建议§费米、玻尔移居美国§西拉德、泰勒、维格纳拜访爱因斯坦§萨克斯转交爱因斯坦的信（罗斯福启动研制原子弹的工程，第二天珍珠岛事件爆发）

§总设计师奥本海默§临界质量的测量——斯洛廷§费曼

路径积分量子化§狄拉克§费曼

原子弹试爆与使用?1945年7月１6日，新墨西哥州

?1945年8月6日广岛铀U235枪法Littleboy

?1945年8月９日长崎钚Pu239内爆法

§氢弹的研制§泰勒

§聚变原理：太阳能：氢弹：D:氘T：氚上亿度高温和高压

中国决心制造原子弹钱三强、彭恒武、杨承宗、邓稼先、周光召、黄祖洽、于敏……

四、原子能的和平利用1、第一座反应堆费米，下午3点45分芝加哥大学

§“那个航海家已经登上了新大陆”§“当地居民呢？”§“十分友好”

§原子弹是用快中子引起的链式反应，铀必须浓缩，1公斤铀就可以制成原子弹§反应堆可以用天然铀，但是要用慢中子，慢中子比快中子更容易引起裂变，要放慢化剂，防护层，体积庞大

慢化剂：石墨，重水，水．控制棒：镉燃料：铀235快中子增殖堆：铀238→钚239天然中238主U2350.73%

2、原子能发电站第一座核电站1954.6.27(苏联)核电法国78%美国20%比利时，瑞典，韩国….

3、可控热核反应§裂变原料有限，聚变能源取之不尽，一吨海水中有重水一百多克（重氢30克）1升海水中的氘用于聚变相当于300升汽油。§月球上丰富比D，T好，生成物中没有中子只有质子，易于保护设备。

困难：聚变反应需要上千万度、上亿度高温。太阳中心1500万度，氢弹需要原子弹引爆

可控热核反应n磁约束聚变容器：磁场（托卡马克）点火：激光n惯性约束聚变压缩，加热：激光点火

参考书：§《物理学与人类文明十六讲》，高教社§《探求宇宙的秘密》（探究求上帝的秘密），北师大出版社§《相对论百问》，北师大出版社§《物含妙理总堪寻》，清华大学出版社§《弯曲时空中的黑洞》，中国科技大学出版社

谢谢！