第七章　原子核物理.ppt

e=110-19C， （二）、放射性衰变的基本规律 2．半衰期 二、 ?衰变 （二）、?能谱和原子核能级 三、 ?衰变 2．中微子假设 1930年，泡利提出了中微子假设，成功地解释了上述矛盾， 　并被以后的实验所证实 （二）、?衰变的三种类型及衰变条件 四、 ?衰变 五、 放射系 §7.５ 原子核反应 3．核反应中的守恒定律 （二）、核反应的机制 2．Q方程 3．反应阈能 §7.6 原子核裂变 二、裂变机制—液滴模型 三、链式反应 四.原子反应堆 达到超临界状态的方法： §7.7 原子核聚变 任何物质在温度高达几百万度时，原子离解为正离子和电子。当温度升高到上亿(108)度时，形成正离子与等量电子同时存在的等离子体。 劳逊判据 二、太阳能的来源 2．碳氢循环 三、氢弹 四、激光核聚变－受控核聚变 五、激光冷却与原子搏陷 +　　-　　=[　　+　　-　　-　　] 右边表示反应前后物质总静止质量差所相应的能量；左边表示反应前后总动能之差，称为反应能 (1) Q0 放能反应 例1 试计算　　　　　反应的反应能。 (2) Q0 吸能反应 例2 由静止质量计算　　　　　　　的Q值。 Q= 　 　+　　- 动量守恒： 能使核反应得以实现的入射粒子的所必须具有的最小动能，即只有当　　　　　时反应才能发生。 4．核反应的类型 按入射粒子的类型分：(?粒子、质子、中子、氘核、光子)引起的核反应。 按入射粒子的能量分：低能( )、中能( )、高能( )核反应。 按靶核质量分：轻核(A25)、中等核(25A80)、重核(A80)核反应。 原子核裂变是一个重原子核分裂成两个质量相差不远的碎块的现象。 一、裂变过程 A=236，EB=7.6MeV；A=118，EB=8.5MeV 一个铀核： 一克铀： 这相当于2.5t煤完全燃烧时放出的能量。 在裂变前，原子核处于能量最低的基态，呈球形。核内的质子、中子在不停地运动。核子之间有核力，质子之间有库仑斥力。 当中子轰击重核时，重核吸收中子形成复合核，能量增加，核子振荡加剧，由球形变成椭球形。这时核内各核子间距离增加核力减小，而库仑斥力则使原子核进一步增大，形成哑铃状。 当哑铃形的两端之间的库仑斥力大于中间收缩部分核子间总的核力时，形变不能恢复，原子核分裂成两块，放出中子，同时释放能量。 实现核裂变的链式反应条件 1.中子产额和慢化 减速剂-重水和石墨 2.临界体积 倍增系数： 方法1是浓缩天然铀中 的比例。 方法2是加大铀堆的体积至临界体积，增加中子数。 堆芯－核燃料、中子减　　　速剂和冷却剂 由堆芯、中子反射层、控制系统和屏蔽层等 五.原子弹 　　临界体积约1公斤. 核聚变：几个轻核聚合成较重核的过程 重核 中等质量核?放出能量 轻核 中等质量核?放出能量 1.聚变能约为裂变能的四倍 2.聚变反应的原料是氘.而核裂变的原料是铀 怎样实现核聚变？ 考虑到以下两个因素： (1) 热运动的能量是麦克斯韦分布。(2) 隧道效应 热核反应温度要求： 等离子态的物质是很难被稳定地约束起来的，但是为了热核聚变的反应能够有效地进行，对等离子体的密度和被约束的时间有一定的要求。 等离子体约束－引力约束、惯性约束和磁约束 惯性约束－聚变材料自身惯性 引力约束－用引力 磁约束 －来源于太阳中的热核反应。 太阳内部主要有两种核反应： 1．氢链反应： 2．碳氢循环 太阳的核聚变是引力约束 氢弹用氘和氚等轻核聚变反应 用原子弹－激发热核反应 氢弹中的聚变反应是不可控制 氢弹用氘和氚等轻核聚变反应 氢弹核聚变是惯性约束 1.可为人类找到一种取之不尽的清洁能源．2.可以研制真正干净的核武器.3.可以用它代替部分核试验。 * §7　原子核物理 核外电子-原子物理学 原子核-原子核物理学 §7.1 原子核的基本性质 一.原子核的质量和大小 (一)、原子核的质量 原子的质量 =原子核的质量 +核外电子的电子的质量 -电子的结合能(可以忽略) 1．原子质量单位 原子核的质量通常采用作为单位 2．原子核的质量数 3．质谱仪 能通过狭缝的离子： ? 离子在磁场中作圆周运动 ? 由此可以算出离子的质量，进而算出原子及原子核的质量。 (二)、原子核的大小 数量级： (三)、原子核的密度 原子核的密度为一常数，而且核的密度非常大。 二、原子核的电荷 是核外电子数，即原子序数，也称核电荷数。 三.原子核的组成--质子和中子组成 191