2011年核安全工程师培训材料 核安全综合知识 第1章 核物理 桂立明.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 1896年，becqule发现天然放射性时是用的铀盐， U中，99.3%是238，0.7%是235，约0.005%的234， 质量数除以4 * * * γ射线和X射线的区别 γ射线：原子核退激，单能 X射线：核外电子跃迁，连续谱 * 带电粒子－－在原子核旁经过时，由于库仑作用而获得加速度，伴随发射电磁波即韧致辐射 ba 由经典电动力学，在库仑场中受到减速或加速的带电粒子，其部分或全部动能，将转变为连续谱的电磁辐射，这就是轫致辐射。这种能量损失称为辐射损失。 * * Be是轨道电子的结合能 条件：入射光子的能量必须大于某壳层电子的结合能。 K、L层的电子发生光电效应的几率最大。 题例 单选题例： 核反应式A (a, b) B中, b表示(B)。 A 入射粒子，B 出射粒子，C 剩余核，D 靶核。 (γ,n)属于(A)反应。 A 光核反应，B 中子反应，C 电子核反应，D 非弹性散射。 多选题例： 通常核反应按（ABC）分类。 A 出射粒子，B 入射粒子，C 入射粒子能量， D 出射粒子的电荷，E 靶核的稳定性 典型的中子核反应有(ABCDE) A (n, p)，B (n,2n)，C (n, γ)，D (n, n’)，E (n, α) * 二、核反应能及其阈能 核反应的反应能定义为反应前后系统动能的变化量 。 对核反应a + A→ b + B，反应能Q=⊿mc2，式中⊿m为反应前后的质量亏损。同样，可以用相应粒子的原子质量表示反应能Q=(Ma+MA )c2 - (Mb+MB )c2 。 反应能应等于反应前后体系总质量之差与光速的平方的乘积。对Q0的核反应称之为放能反应；对Q0的核反应称为吸能反应 。 由结合能的定义及质量数、电荷数守恒，可得到 Q=(Bb+BB)-(Ba+BA)，式中右边各项分别代表相应反应物的结合能。 * 1.反应能Q 2.核反应阈能 对吸能反应而言，能发生核反应的最小入射粒子动能称为核反应阈能Tth，Tth的大小及与反应能Q的关系： 在实验室系，如果反应前体系具有一定动量Ta，为了保持动量守恒，入射粒子的动能除了要供给被体系吸收的|Q|值外，还要提供反应产物的动能。显然，Ta必须超过|Q|一定的数值才能发生吸能反应。 借助于在质心坐标系能量守恒可导出， Ta= |Q|(ma +mA)/mA= |Q|(Aa+AA)/AA，表示要使核反应能够发生，入射粒子在L系中的动能Ta至少等于|Q|(ma +mA)/mA 。 定义反应阈能：Tth=Ta= |Q|(ma +mA)/mA= |Q|(Aa+AA)/AA * 题例 单选题例： 对吸能反应而言，能发生核反应的最小入射粒子动能是(A) A 核反应阈能，B 核反应能， C 入射粒子的结合能，D 反应产物的动能。 核反应前后系统动能的变化量称为(B)。 A 核反应阈能，B 核反应能， C 入射粒子的结合能，D 反应产物的动能。 多选题例： 核反应能可表示为核反应前后系统(ABCD)。 A 动能的变化量， B 结合能的变化量，C 质量亏损等效的能量，D 总质量差对应的能量，E 库伦势能的变化 * 三、核反应截面和产额 当一定能量的入射粒子轰击靶核时，在满足守恒定则的条件下，都有可能按一定的概率发生各种核反应。为了描述反应发生的概率，需引入反应截面的概念。 截面的物理意义为：一个入射粒子入射到单位面积内只含有一个靶核的靶子上所发生反应的概率。从截面的定义可见，其量纲为面积。 常用单位为“巴”，用b表示，1b=10-28m2=10-24cm2 。还有毫巴(1mb=10-3b)和微巴(1μb=10-6b)。 对于一定的入射粒子和靶核，往往存在若干反应道，各反应道的截面，称为分截面。各种分截面σi之和，称为总截面， 表示产生各种反应的总概率，记为σt =∑σi。 核反应中的各种截面均与入射粒子的能量有关，截面随入射粒子能量的变化关系称为激发函数，即σ(E)~E的函数关系。与此函数相应的曲线为激发曲线。 * 1.核反应截面 2.核反应产额 已知截面即可求核反应的产额，入射粒子在靶体引起的核反应数与入射粒子数之比，称为核反应的产额。与反应截面、靶的厚度、组成等有关。 Y=N/I0= 入射粒子引起的核反应数/入射粒子数。 对入射带电粒子，当它通过靶体时不仅会发生核反应，还要通过电离损失而损失能量，因此，入射带电粒子在靶体不同深度处能量是不等的，而反应截面是入射粒子能量的函数，所以不同深度处的核反应截面是不同的。对薄靶的情况，入射粒子在靶体中的能量损失可以忽略，即发生反应的粒子数远小于入射粒子的强度，即I