[理学]原子物理学.ppt

质子-质子循环 总结果 质子-质子循环为主 碳循环为主 太阳中心温度 质子-质子循环为主 每天消耗氢 太阳总质量 质子热动能不足以克服质子间库仑斥力 势垒贯穿 巨大的质量产生巨大的引力约束质子在一个70万公里的区域内进行缓慢的聚变 受控核聚变 将氘核加热，使氘核在无规则运动中相互碰撞，使氘核热运动动能能克服相互接触时的库仑势能发生聚变反应，称为热核反应。 可控聚变反应堆?磁约束聚变 采用强磁场约束高密度的等离子体，同时用电磁场对等离子体进行加热。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * M?ssbauer 效应 1961诺贝尔物理学奖 当放射性物质处于固体晶格中时，承受反冲的为整个晶体，此时反冲能趋于零，整个过程可以视为无反冲过程 M?ssbauer 效应的应用 重力红移 1960年代Pound等人用M?ssbauer效应，在地面上测量了高度上相距 22.5m 时? 射线能量位移，在 1%的精度内验证了重力位移效应和验证了爱因斯坦的等效原理。 几种衰变特性的比较 7.10 核反应 原子核的放射性 不稳定核素在没有外界影响下自发的改变核的性质 Ⅰ）人工核反应 该反应发生的几率 第一次人工核反应 1919年，Rutherford 第一次在加速器上实现的人工核反应 产生第一个人工放射性核素的反应 导致发现中子的核反应 可以从石蜡中打出质子 Ⅱ.Q方程 放能反应 吸能反应 Q方程的另一种形式 动量守恒 利用动能与动量的经典关系 核反应的Q方程 另一常用形式 该方程对剩余核同样适用 考虑 弹性散射 Ⅲ.Q方程应用举例 识别靶核 减少运动学变宽 区分12C散射的氘和114Sm散射的氘 Ⅳ. 反应截面 反应截面单位 反应截面：靶内每个原子核占有一个有效面积σ，入射粒子打在σ内就一定发生核反应。 入射粒子打到面积为A的靶上发生核反应的几率 7-14）解： 则，入射中子被吸收的概率为 1cm3体积靶核数目 7.11 原子能的利用 Ⅰ. 核裂变 1939年，Hahn和Strassmann发现 1947年，钱三强何泽慧发现三分裂和四分裂现象 裂变形式不唯一 复合核 裂变的碎块为丰中子素，不可能以β+或EC方式衰变； 除中子外，其它粒子也可以诱发衰变； 伴随裂变产生的中子是实现链式反应的关键。 核裂变特征 核裂变机制 Bohr和Wheeler利用核的液滴模型和复合核反应机制解释裂变现象 表面张力 库仑力 可裂变率 复合核的激发能 常用的两种裂变核素235U和239Pu 自发裂变 可裂变率达到一定程度，原子核发生自发裂变 势垒贯穿 1940年实验发现铀自发裂变现象 核裂变能量及其应用 裂变能量分配：每个235U裂变释放约200MeV 链式反应 核裂变的应用 条件 裂变物质的体积大于临界体积 核反应堆 利用中子诱发重核裂变从而释放原子核能 反应需要热中子 天然铀产生大多为快中子 快中子减速，减速剂常用石墨和重水 中子产生太快 控制棒:吸收中子。常用Cd或者B 缓发中子 核电站的工作原理示意图 1991年12月15日并网发电，30万千瓦 秦山核电站 秦山一期30万千瓦 秦山二期2台60万千瓦 秦山三期2台70万千瓦 大亚湾 2台90万千瓦 岭澳 2台百万级千瓦（2003.1建成） 连云港的田湾 2台70万千瓦 瓦房店红沿河核电站预计2001年投产2台百千瓦级 大亚湾核电站夜景 两台90万千瓦发电机 反应堆其他作用： 作为强中子源、生产放射性核素、生产核燃料等 原子弹 原子弹结构原理 “胖子”采取内爆法，以钚２３９为核装药 “小男孩”采取“枪法”结构，以铀２３５为核装药 1945年8月6日广岛 1945.8.9.日本长崎 美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市总人口的37%． 原子弹的能量分配 1964年10月16日15时,中国在本国西部地区爆炸了一颗原子弹 “健康生命全不顾， 精忠报国重天山” 邓稼先。 Ⅱ. 轻核聚变 以上四个反应的总效果是 海水中富含氘 核聚变受青睐 使两个很轻的原子核聚集变成为一个稍重的原子核的过程，称为核聚变。核聚变是取得核能的又一重要途径。 核子之间的库仑斥力阻碍核子接近 核聚变的条件 原子被完全电离，形成物质的第四态----等离子体 1957年，Lawson提出实现自持聚变反应并获得能量增益的条件 等离子体密度 该状态的维持时间 氢弹---惯性约束聚变 氢弹原料-----6Li2H 氢弹装料 (6Li2H，238U) 裂变—聚变---裂变 惯性约束：利用惯性将高温等离子体