第17章原子核基本知识简介概述.ppt

核电站的工作原理示意图 1954 年 6 月 27 日, 第一座核电站在前苏联建成，功率是5000 千瓦。 第一座实用核动力堆于 1957 年在美国建成。 立陶宛大约82％的电靠核电，比例为世界之最。法国 72.7％的电靠核电。 我国于1991年自行设计并建成秦山核电站，功率为300兆瓦，目前已运行的还有广东大亚湾两座功率为900兆瓦的核电站等。 建设中的秦山核电站二期 秦山核电站反应堆 岭澳核电站 广东大亚湾核电站 大亚湾核电站夜景 被密封的切尔诺贝利核电站 Xi’an Jiaotong University Xu, Zhongfeng 2008 Atomic Physics Chapter 17 Science College , Xi’an Jiaotong University Xu Zhongfeng 2008 原子核 历史回顾 1896年，Becquerel发现了铀的放射现象。 1897年，P. M. Curie发现了放射性元素钋和镭 1899年发现a、b 射线；1900年发现g 射线 E. Rutherford， 1903年证实了a 射线是带正电荷的氦原子，b 射线是电子。1911年提出了原子的核式结构。 1919年首次实现人工核反应，用a 粒子从氮核打出质子。 1932年，J. Chadwick发现了中子，W. Heisenberg立刻提出了原子核是由质子和中子组成的。1934年F.I. Joliot-Curie发现人工放射性，开创了人工制备放射元素。 1939年，O. Hahn和F. Strassmann在用中子轰击重元素铀的实验中发现有中间质量的元素产生，进而导致重核裂变的发现。 历史回顾 1942年在E. Fermi 的领导下，发明了热中子链式反应堆。 1945年在J. R. Oppenheimer的领导下，实验室制成了快中子链式反应爆炸装置—原子弹。 1952年在E. Teller 领导下，实现轻元素的热核爆炸，试爆氢弹成功。 1954年领导下前苏联建成第一个原子能发电站。 中国， 1958年建成第一座重水型原子反应堆；1964年成功试爆第一颗原子弹； 1967年试爆氢弹成功。 §17.1 原子核的基本性质 一. 原子核的组成 原子核是由质子 p 和中子 n 组成，质子和中子统称为核子。原子核中的核子数、质子数和中子数分别以 A、Z 和 N 表示，它们满足关系 A=Z+N 一种原子核，用符号 例如符号： 表示。 同位素： Z 相同而 N 不相同的原子核。 例如： 同中子异位素： N 相同而 Z 不相同的原子核。 例如： 同量异位素： A 相同而 Z 和 N 不相同的原子核。 例如： 1988年12月在兰州近代物理研究所建成的我国第一台重离子加速器HIRFL 。自投入运行以来，在重离子物理基础及其应用研究等方面均已取得了丰硕的成果。1992年合成了208Hg，实现了我国在新核素合成方面零的突破。 兰州近代物理研究所利用HIRFL合成的新核素、首次建立的核衰变纲图及部分研究过的核素 原子质量 1/12 二. 原子核的电荷和质量 原子质量单位 u 定义为： 原子核的电荷数用 Z 表示，其带电荷量为 +Ze 。 一个处于基态的中性 原子核的半径可近似地表示为 r0 ~ 1.20 fm 对所有核都适合的一个常量 白矮星的密度只有 10 9 ～ 1011 kg / m3 中子星的密度可达到 1018 kg / m3 核物质的平均密度 ～ 1017 kg / m3 三. 原子核的形状和大小 四. 原子核的自旋和磁矩 1. 核自旋(角动量) —— I 称为核自旋量子数 原子核具有角动量，常称为核自旋，其是核内 A 个核子的自旋角动量和轨道角动量的矢量和，其大小PI为 讨论 (1) 对于不同原子核, I 只能取整数或半整数。 (2) 原子核基态的自旋量子数有如下规律 偶 A 核的自旋量子数都是整数，其中偶偶核的自旋 都为零； 奇A 核的自旋量子数都是半整数。 在给定方向的投影为 (3) 核自旋 mI 为原子核的磁量子数，取值 I, (I–1), … , – (I–1), –I 2. 核磁矩 质子、中子和原子核都具有磁矩，核磁矩大小μI为 讨论 (1) μN 称为核磁子 核磁子是原子核磁矩的单位。其仅为玻尔磁子μB (原子磁矩单位)的1/1836 。 (2) gI 称为原子核的 g 因子，是一个纯数，可能为正，也可能为负，分别表示磁矩与核自旋平行和反平行两种情况。 (4) 质子的磁矩几乎是核磁子的三倍，而中子具有负磁矩，数值约为核磁子的两倍。这表明不能把质子和中子看成是无内部结