核化学概念、应用及安全pptPowerPointPr.pptx

核化学概念、应用及安全 Basic nuclear chemistry， applications safety; 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.....;1 核化学的基本概念 核化学（nuclear Chemistry）：研究原子核（稳定性和放射性）反应、性质、结构、分离、鉴定及其应用的一门学科。 核子（nucleon）：指组成原子核的基本粒子，如质子和中子都是核子。;核素（nuclide）：具有确定电荷数（质子数，即原子序数）Z和中子数N的原子核所对应的原子。 例如天然存在的铀元素由三种核素组成，他们的Z都是92，而中子数N分别为234??235和238，他们互称同位素，化学性质相同而核性质不同。 放射性（radioactivity）：不稳定原子核自发放射出α、 β和γ射线的现象。;放射性衰变（radioactive decay）：指由原来的核素（母体）或者变为另一种核素（子体），或者进入另一种能量状态的过程。 根据发射出射线的性质可将最常见的衰变方式分为α衰变、β衰变、γ衰变，分别放射出α射线、 β射线、γ射线。 放射系（radioactive series）：自然界存在的放射性核素大多具有多代母子体衰变过程。它们经过多代子体放射性核素最后衰变生成稳定核素，这一过程中发生的一系列核反应，被称之为放射系。;核化学方程式 用于表示核变化过程的方程式，只是不用表明核素的状态。书写时要特别遵守两条规则：①方程式两端的质量数之和相等；②方程式两端的原子序数之和相等；例如：;放射性活度（activity） 通过实验观察得到的放射性物质的衰变速度。 核力（nuclear force）：核子之间特有的相互作用力，强度大，力程短，作用范围在2fm。 质量亏损（mass defect）：原子核的质量小于它所含有的各核子独立存在时的总质量，这两者的差额称为质量亏损，用δm表示，说明当核子集合成原子核时要放射出结合能。它的数值越大原子核就越稳定。;核的结合能（nuclear binding energy）：由核子结合成原子核时质量减少了δm，根据爱因斯坦的质能关系式（δE=mc2）,其能量应该相应地减少，减少的能量即核的结合能，符号用EB. 例如，2H核的结合能为： EB（2H）=δmc2=931.5MeV·u-1×0.0023893 u≈2.2256 MeV;核裂变(nuclear fission):指大核分裂成为小核的过程。普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。 核反应堆(nuclear reactor)：指通过受控核裂变反应获得核能的一种装置。使裂变链反应持续和可控进行的关键在于控制中子的数目，使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数，便形成所谓的自持链反应。 ;核聚变（nuclear fusion）:有两个或多个轻核聚合形成较重核的过程。轻核聚变时释放的能量比重核裂变释放的能量大得多。 热核反应（thermonuclear reaction）：在极高的温度下轻原子核聚变的过程。当温度足够高时，聚变过程能够持续进行，并放出巨大能量。 如氚和氘实现自持热核反应需要5千万度以上的高温，而氘和氘则需几亿度。目前已实现的人工热核反应是氢弹的爆炸，可控的热核反应尚未实现。;2 核化学反应及应用 2.1 核衰变及应用 （1）核衰变 a.α衰变、β衰变、γ衰变 放射性同位素（Radioisotopes）的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，这就是所谓“核衰变”。;放射性衰变(radioactive decay)是一种过程, 在这种过程中, 原来的核素(母体)或者变为另一种核素(子体), 或者进入另一种能量状态。;β衰变;表1 三种射线基本特征 ; 辐射会使细胞的生长-调节机制受到伤害，以白血细胞过度生长为特征的白血病可能是由辐射造成的。;b.放射性同位素原子数目 放射性同位素原子数目的减少服从指数规律。随着时间的增加，放射性原子的数目按几何级数减少，用公式表示为： N＝N0e-λt ——N为经过时间t衰变后，剩下的放射性原子数 ——Ｎ0为初始的放射性原子数 ——λ为衰变常数，是与该种放射性同位素性质有关的常数，λ=y(t)＝e-0.693t/τ，其中τ指半衰期。; 在自然界存在的放射性核素大多具有多代母子体衰变关系。母体放射性核素经多代子体放射性核素最后衰变生成稳定核素。 ;c.半衰期(half-life) 放射性同位素衰变的快慢，通常用“半衰期”来表示。 所谓半衰期即一定数量放射性同位素原子