《核物理与核技术》-精选·课件.ppt

放射性 放射性就是不稳定原子核自发地发射出一些射线而本身变为新的原子核的现象。 1896年，法国物理学家贝克勒尔 首先观察到铀盐的荧光现象。 1898年，法国物理学家皮埃尔居里夫妇 发现了两种放射性更强的元素。 不久，卢瑟福把已发现的射线分成三种： α β γ 放射性衰变定律 N(t) ——t时刻尚未发生衰变的核素的数目 ——t=0时刻的核素数目 λ ——表征衰变快慢的常量，称为衰变常量 注意：放射性衰变规律是一个统计规律，只有当放射性核素的数目很大时才是适用的，而且必然伴随着衰变数目的涨落。 三种衰变方式 1.α衰变 α衰变过程为 衰变能 分配给子核与α粒子的动能 又动量守恒要求 故 通常重元素发生α衰变，有 A4 ，所以 2.β衰变 三种衰变反应式： 对应三种变换： 3.γ衰变和内转换 以辐射的形式发出γ光子（即γ射线） γ 衰变 或γ跃迁 以能量直接转移给核外的轨道电子并使其电离 内转换 无论是γ 衰变还是内转换，原子核的组成都不改变，只是所处的状态发生改变 一、核能 二、裂变 什么叫重核裂变？重核在什么情况下才能发生裂变呢？ 1938年12月德国科学家用中子轰击重核铀时，发现铀核的裂变现象。之后，核能利用问题才逐渐被了解清楚，从而使控制和利用原子能成为可能。 三、链式反应 1、链式反应 重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应。 反应的特点： 利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，使在短时间内出现积累效应。 核裂变 2、临界体积 能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积。 太阳结构和能量 核反应区 太阳的中心部分称为日核（核心），半径大约为0.25个太阳半径，虽然不算大，但太阳的大部分质量都集中在这里，而且太阳的光和热也都是从这里产生的，温度高达1500万K。 理论研究表明，这些光和热是在氢原子核聚变为氦的过程中释放出来的，因此，日核也叫做“核反应区”。太阳的主要成分是氢，为氢核聚变反应提供了足够的燃料。其主要反应方程式为： H+H=D+(e+)+v（v-中微子） D+H=He3+r(r-光子) He3+He3=He4+2H 总反应式:4H=He4+2(e+)+2v+24.7MeV (MeV-能量单位,包括了光子的能量). 能量 太阳的光热主要来自其内部的核聚变反应。在高温高压下，太阳内部的热核反应每秒钟里将约6亿吨的氢核聚变为氦核，释放了大量能量。 太阳已燃烧了近50亿年，其每秒钟损耗的质量约400万吨，据此速度，太阳在过去的时间里只消耗了百分之零点零三质量。据天文学家测算，太阳的寿命（稳定时期）可达100亿年，目前正处于稳定而旺盛的青年时期。 太阳里的氢还可以燃烧100亿年。那么，当燃烧完了，太阳是否就熄灭了呢？科学家认为，当太阳里的氢燃烧完了之后，太阳就开始收缩，温度又重新升高，又会向宇宙空间散发大量的热，整个过程估计也有几十亿年。其后便进入老年期的白矮星阶段。最后才进到临终期以至走向消亡。 受（可）控核热聚变 ·受控核聚变是让轻原子核主要是氢及其同位素氘和氚聚合所产生的核能以可控的方式释放出来并有可观的能量增益的核反应。 ·众所周知, 氢弹爆炸也是核聚变反应，但它是瞬间的不可控的，自然界中持续的核聚变反应也有，太阳上的核聚变反应就是其中之一，这样的反应一旦在实验室里实现就可以为人类提供资源丰富足够用上100 亿年、洁净无污染、安全核事故概率几乎为零且经济消费者可以承受的能源。因此受控核聚变也俗称人造太阳。因此可以说受控核聚变是与将来的经济发展社会进步人类文明密切相关的，有广阔应用前景的重大研究领域。 受控核聚变研究的一个基本思想是让氢或其同位素在一定的条件下电离成由电子和原子核混合而成的完全电离气体-等离子体，然后对等离子体加热（在等离子体中感应产生电流进行欧姆加热或从外面注入高能中性原子束或射频波作非欧姆加热以及用激光束作压缩加热），以提高原子核间的碰撞从而发生聚变反应的几率。 因为在温度为一亿度左右时氢原子核发生聚变反应的几率最大，核聚变研究所需要的等离子体温度都很高，所以一般又称为高温等离子体，与之相应的核聚变通常又称为热核聚变高温。 具体实现方式 （1）TOKAMAK 为实现磁力约束，需要一个能产生足够强的环形磁场的装置，这种装置就被称作“托克马克装置”——TOKAMAK，也就是俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”的字头组成的缩写。早在1954年，