陈畅之原子物理学第六讲X射线原子核物理简介素材.ppt

核武器使用之后的辐射损坏会持续多年并且甚至影响全球 太阳能：引力约束聚变 太阳的能量来自轻核聚变。太阳内部主要有两个反应： 质子-质子循环 碳循环 以质子-质子循环为太阳主要的能量产生机制。 质子-质子循环 12C 15O 13C 14N 4He 15N 13N + + + + + + p e ? + p e+ ? p p 碳循环 太阳诞生---轻核聚变 太阳每天燃烧50万吨氘氚，释放出的能量相当于每秒爆炸900亿只百万吨级氢弹。它相对于太阳的总质量（约2 ?1027吨)还是一个小数。正是太阳的巨大质量产生的引力,把处于高温的（107K）等离子体约束在一起发生缓慢的热核聚变反应。 太阳未来---红巨星 * * * * * * 制造原子弹百分之九十的工作就在-纯铀235的开采和提纯 矿石开采 粗加工 气体扩散法 电磁分离法 精制 气体离心法 气体氟化 纯U235 同位素分离 制备成“黄饼”Yellow Cake 翠砷铜铀矿 板铅铀矿 钒钙铀矿 菱镁铀矿 斜水钼铀矿 常见天然铀矿结晶体 粗炼后的产物”黄饼”Yellow Cake 黄饼是核工业中的一种重要原料，也是核燃料生产过程中必需的一种中间产品，其主要成分是八氧化三铀，重铀酸铵等黄色，常加工成饼状，因此得名。“黄饼”通常是从粉碎后的天然铀矿石经多种溶液萃取，沉淀而来 . 主要成分（NH）4U207(重铀酸铵)八氧化三铀，目前，黄饼中已确定的成分包括重铀酸钠，重铀酸氨，硫酸铀，铀的氢氧化物以及其它形式的铀的氧化物。 Yellow Cake 黄饼进一步氟化为为四氟化铀气体,继而转化成六氟化铀气体，气态状态可以用气体扩散法，电磁分离法，和离心机法分离出同位素U235！ 成熟的老工业法：气体扩散法 铀235原子约比铀238原子轻1.3％，所以，如果让这两种原子处于气体状态，铀235原子就会比铀238原子运动得稍快一点，这两种原子就可稍稍得到分离。气体扩散法所依据的，就是铀235原子和铀238原子之间这一微小差异 ?这种方法首先要求将铀转变为气体化合物。到目前为止，六氟化铀是唯一合适的一种气体化合物。这种化合物在常温常压下是固体，但很容易挥发，在56.4℃即升华成气体。铀235的六氟化铀分子与铀238的六氟化铀分子相比，两者质量相差不到百分之一，但事实证明，这个差异已足以使它们分离了。 六氟化铀气体在加压下被迫通过一个多孔隔膜。含有铀235的分子通过多孔隔膜稍快一点，所以每通过一个多孔隔膜，油235的含量就会稍增加一点，但是增加的程度是十分微小的。因此，要获得几乎纯的铀235，就需要让六氟化铀气体数千次地通过多孔隔膜。? ?气体扩散法投资很高，耗电量很大 电磁分离法 目前分离铀同位素的通用办法：离心机 通过气体离心机的级联，将天然铀中丰度0.7%左右的铀235，逐步浓缩到4.5%左右;这个过程是以六氟化铀形式存在的. 提取好的铀235金属 钚-239的提取 核武器关键技术-钚生产 钚-239 原子弹另外一个核心部件：用以引爆的中子源 原子弹中的中子源均为小型中子源，主要是自发裂变中子源，对放射性同位素自发裂变产生的α粒子（即中子）辐射进行聚焦，照射在原子弹的反应堆芯上，引发剧烈的核裂变链式反应，从而引爆原子弹。（反应堆芯是由适当数量高浓缩浓缩铀或钚组装成一个超临界质量体，只要核链式反应开始就会的大幅增长的数量） ???中子源平时处于屏蔽状态，另外，反射聚焦镜也未旋转至最佳角度，启动受定时器等装置控制，故中子源在为启动起爆指令前都在原子弹内是很稳定的。 最常用的自发裂变源是放射性的同位素锎-?252。?CF?-?252?中子源通常是1?/?4“至1?/?2”直径1“到2”的长度。当购买新的一个典型的CF?-?252中子源放出1?×?107到1?×?109个中子每秒之间，但与一个半衰期为2.6年，这个中子的产出率下降到这原始值在2.6年的一半。一个典型的CF?-?252中子源的价格是由150,000至200,000美元。 锎-?252 中国四种新型核导弹 4种“可携带核弹头的弹道导弹”（“东风-21”、“东风-31”、“东风-31A”和“巨浪-2”）， 东风-21中程弹道导弹 东风-21是中国80年代末研制成功的机动式中程弹道导弹，是解放军首款固体燃料式弹道导弹，编制在二炮部队下，在二炮发展史上具有里程碑意义。其必威体育精装版改型通过加装多种弹头诱饵使反导系统难以拦截，而且打击精度接近巡航导弹，因而成为解放军装备序列中先进程度最高的武器。 东风-31战略核导弹 东风31型导弹性能： 射程：8000公里 弹长：13.4米? 弹径：2.25米? 弹重： 17吨? 弹头：一枚700公斤的100万吨级当量热核弹头；或3枚9万吨级当量分导热核弹头?