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CH5 原子核反应 主要内容 核反应概述 Q方程 核反应截面及产额 细致平衡原理 核反应三阶段 光学模型 复合核模型 引言 1、稳定的原子核可以转变为不稳定的原子核，途径：核反应 2、核反应：原子核与原子核，或者原子核与其他粒子之间的相互作用所引起的各种变化。 3、核反应是产生不稳定原子核的最根本的途径。 4、核反应过程对核内部结构的扰动以及所牵涉到的能量变化一般要比核衰变过程大得多。 §5_1 核反应概述 一、实现核反应的途径 1、条件：核或其它粒子必须足够接近到另一原子核的核力范围内 2、实现途径 1）放射源产生高速粒子轰击原子核 α粒子称为入射粒子或轰击粒子； 14N核称为靶核； 17O（较重）称为剩余核，1H称为出射粒子，二者统称为反应产物。 2）宇宙射线 3）带电粒子加速器或反应堆进行核反应。 人工核反应最主要手段。 二、核反应的分类 1、表示：A+a→B+b (5.1-2) A和a分别表示靶核和入射粒子，B和b表示剩余核和出射粒子，简写为 A（a，b）B (5.1-3) 2、按出射粒子不同，分为 1）核散射：出射粒子和入射粒子相同 ①弹性散射：散射前后系统的总动能相等，核内部能量不变化 A+a→A+a 或 A(a.a)A ②非弹性散射：散射前后系统的总动能不相等，核内部能量要变化，常见是剩余核处于激发态 A+a→A*+a’或A(a.a’)A* 2）核转变：出射粒子和入射粒子不同的反应 3、按入射粒子种类不同分为： 1）中子核反应：(n,n),(n,n’), (n,γ) 2) 带电粒子核反应:(p,p),(p,n),(d,p),(α,n) 3) 光核反应：(γ,n) 4、按入射粒子能量不同分为： 1) 低能核反应(*): E30Mev 2) 中能核反应：30MevE/A1000Mev 3) 高能核反应：E/A1000Mev 三、反应道 1、对一定的入射粒子和靶核，能发生的核反应过程往往不止一种。 2、对于每一种核反应过程，称为一个反应道。 反应前的道称为入射道，反应后的道称为出射道。 同一个入射道，可以有若干个出射道； 同一个出射道，也可以有若干入个射道。 产生各个反应道的概率各不相同，且概率与入射粒子能量有关。 四、核反应的守恒定律 1、电荷守恒 2、质量数守恒 3、能量守恒（静止能和动能之和） 4、动量守恒 5、角动量守恒 6、宇称守恒 §5_2 Q方程 一、反应能 1、定义：核反应过程中释放的能量，Q 反应能是反应后的动能减去反应前的动能。 2、Q0 放能反应 Q0 吸能反应 如 6Li+d →4He+α+22.4Mev 放能反应 3、Q 核反应表达式： A+a→B+b＋Q (5.2-1) Q=EB+Eb-EA-Ea (5.2-2) Q=△mc2 =(mA+ma-mB-mb) c2 =(MA+Ma-MB-Mb) c2 (5.2-3) 令maA表示粒子a与靶核A结合而成的中间核的质量， mbB表示粒子b与剩余核B结合而成的中间核的质量，显然 maA=mbB 则 Q=[(mA+ma - maA ) -(mB+mb -mbB)]c2 ＝ BaA – BbB (5.2-4) BaA BbB 放能反应; BaA BbB 吸能反应 2、Q方程： 4、 Q方程的讨论 出射粒子动能是出射角的函数 为使（5.2－9）式有意义，则u2+w?0，从而有 Q0, 无阈能（Eth）限制；(所谓阈能指能引起核反应的最低入射粒子能量) Q0, 三、L系和C系的转换 1、质心（C）系能量： g 值的计算（P236) §5_3 核反应截面及产额 一、反应截面 1、设一薄靶，厚度为x，入射粒子垂直通过靶时能量不变。靶中单位体积靶核数为Nv,则单位面积上的靶核数为Ns=Nvx。若入射粒子的强度，即单位时间的入射粒子数为I，则单位时间内入射粒子与靶核发生的反应数N’应与I和Ns有关，即 N’ ∝ Ins 令比例系数为σ，则 N’ ＝ σIns （5.3-1） 2、对一定的入射粒子和靶核，往往有若干反应道。如N’是通过各个反应道的总反应率，则相应的σ称为核反应的总截面。如N’是通过某个反应道的反应率，则相应的σ称为核反应的分截面。 反应率是单位时间的反应数。 3、核反应中的各种截面均与入射粒子能量有关。