核能及其应用核物理基础.pptx

1 核能及其应用核物理基础 核 能 核能释放的三种方式： 1、核衰变，自然的慢得多的裂变形式。 α衰变 β衰变 γ衰变 2、核裂变，打开原子核的结合力。 3、核聚变，原子的粒子熔合在一起。 核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量 第1页/共14页 一、原子核放射衰变 一、 放射性衰变规律 （一）、放射性的发现 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现：铀矿物能自发地发射穿透力很强并能使照相底版感光的不可见射线。 1898年，居里夫妇又发现了钋Po和镭Ra，并发现它们也能自发地放射出射线。 第2页/共14页 一、原子核放射衰变 一、 放射性衰变规律 （一）、放射性衰变概念 放射性衰变：原子序数大于83(铋Bi)的所有天然存在的元素,它们的原子核都是不稳定的,它们会自发的从原子核中放射出 粒子或能量而转变成另一种元素的原子核，这种自发的过程过程称为衰变(Radioactive decay)。这些粒子或能量(后者以电磁波方式射出) 统称辐射(radiation)。由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、β粒子、γ射线或中子。 半衰期：放射性核素在衰变过程中，该核素的原子核数目会逐渐减少。衰变至只剩下原来质量一半所需的时间称为该核素的半衰期(half-life)。每种放射性核素都有其特定的半衰期，由几微秒到几百万年不等。 第3页/共14页 （二）、放射性衰变周期 　放射性衰变要遵守：电荷守恒、质量数守恒、质量和能量守恒、 　　　　　　　　　　动量守恒。 1．指数衰变规律 　　代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，称为衰变常数 一、原子核放射衰变 第4页/共14页 2．半衰期 放射性物质的原子核的数目衰变到原来数目的一半时所经过的时间叫半衰期。 3．平均寿命 一个原子核在衰变前存在的时间叫做它的寿命。 所有原子核寿命的平均值称为平均寿命。 当　　 时 各个原子核的寿命不同，但平均寿命却具有确定的值。 放射性核素的　和　，它们是每个核素的特征量，不同的核素差别很大。我们可以根据测量的判断它属于哪种核素 一、原子核放射衰变 第5页/共14页 （三）、放射性活度 表明放射性活度随时间的衰变仍服从指数衰变规律。 单位：国际单位制中，放射性活度的单位为“贝克勒尔”，记作“Bq”，1Bq=1次衰变/秒 1居里(Ci)= 　　　　 次衰变/秒= 　　　　 Bq 一、原子核放射衰变 处于某一特定能态的放射性核在单位时间内的衰变数表示放射性核的放射性强度 第6页/共14页 放射性物质放出的射线主要有三种： 一、原子核放射衰变 第7页/共14页 二、 衰变 －原子核自发地放射出粒子而发生的衰变 （一）、衰变条件和衰变能 １、衰变能： 原子核在衰变过程中释放的能量，用Q表示 ２、衰变条件 ３、衰变能的释放形式 例：判断　　是否发生衰变。 第8页/共14页 （二）、能谱和原子核能级 测得粒子的动能有六种， 此外有能量不同五种　射线。 粒子能谱具有分立特性－原子核具有分立的能量状态。 第9页/共14页 三、 衰变 （一）、　衰变能谱与中微子微设 1．　衰变能谱 (1) 　粒子能量连续分布 (2) 　具有确定的最大值，且 (3)曲线有一极大值，此处 　　粒子能谱引发的困境： 第一， 　粒子能谱是连续的，而原子核具有分立能级。 第二，能量不守恒？ 第三，角动量不守恒？ 第10页/共14页 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 泡利认为：当放射性物质发生衰变时，除了放出粒子外，还要　　　　放出一个中性粒子，其静止质量几乎为0，故称为中微子。 中微子分为两种：中微子　和反中微子　，它们的质量完全相同，　　　　　　　　　都不带电荷，但自旋方向不同。 由于三者之间的分配是任意的，所以　粒子的能量是连续的，形成了连续谱。 　假设中微子的自旋和电子一样为　　，则衰变前后的角动量守恒。 由于，　　　，　　　　　　　　　，衰变能主要在电子和中微子之间分配，当　　时，　　　，其余情况下，　　 1956年，从实验上发现了中微子。 第11页/共14页 （二）、衰变的三种类型及衰变条件 衰变时核电荷数改变而核子数不变的衰变 1．　衰变： 能量守恒： 衰变条件：　　＞0，即 2．　衰变： 3．K俘获：原子核俘获一个核外轨道上的电子而转变为另一　　　　　　个原子核的过程。 能量守恒： 发射X标识谱 产生俄歇电子 第12页/共14页 四、 衰变 （三）、　衰变的机制 费米认为：衰变的本质在