核材料导论第1章概述

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1、核材料导论第一章　概述本章内容基本概念核反应原理核应用核辐射核辐射防护基本概念核是什么？基本概念1912年英国科学家卢瑟福根据α粒子轰击金箔的实验中，绝大多数α粒子仍沿原方向前进，少数α粒子由于撞击到了电子发生较大偏转，个别α粒子偏转超过了90°，有的α粒子由于撞上原子核所以偏转方向甚至接近180°。该试验事实确认：原子内含有一个体积小而质量大的带正电的中心，这就是原子核。基本概念原子核（atomicnucleus)简称“核”。位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。原子核的密度极大，核密度约

2、为1014g/cm3，即1cm3的体积如装满原子核，其质量将达到一亿吨。基本概念迄今为止，已发现的稳定原子核265种，60种天然放射性核，人工合成有2400种核，然而在核素图上，由中子滴落线、质子滴落线及自裂变半衰期大于1μs的限制边界内所包围的核素应有8000余种，这表明有一大半核尚未被人们认识。根据目前的情况，考虑到可能的生成与鉴别方法，估计还可能被生成或鉴别600种左右的新核素，它们是世界各地有关实验室不惜耗费重金搜索的目标。夸克模型1964年，美国科学家盖尔曼提出了关于强子结构的夸克模型。夸

3、克也是一种费米子，即有自旋1/2。因为质子、中子的自旋为1/2，那么三个夸克，如果两个自旋向上，一个自旋向下，就可以组成自旋为1/2的质子、中子。J/ψ粒子由丁肇中等人于1974年发现，它实际上是由粲夸克和反粲夸克组成的夸克对。凡是由三个夸克组成的粒子称为重子，重子和介子统称强子，因为它们都参与强相互作用。基本粒子表费米子夸克上夸克反上夸克下夸克反下夸克粲夸克反粲夸克奇夸克反奇夸克顶夸克反顶夸克底夸克反底夸克轻子电子正电子μ子反μ子τ子反τ子电子中微子反电子中微子μ子中微子反μ子中微子τ子中微子反τ

4、子中微子玻色子规范玻色子光子胶子W玻色子Z玻色子核反应原理核反应是指入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。反应前后的能量、动量、角动量、质量、电荷与宇称都必须守恒。核反应是宇宙中早已普遍存在的极为重要的自然现象。现今存在的化学元素除氢以外都是通过天然核反应合成的，在恒星上发生的核反应是恒星辐射出巨大能量的源泉。核反应原理在核反应中，用于轰击原子核的粒子称为入射粒子或轰击粒子，被轰击的原子核称为靶核，核反应发射的粒子称为出射粒子，反应生成的原子核称为剩余核或

5、产物核。核反应原理核反应按其本质来说是质的变化，但它和一般化学反应有所不同，化学反应只是原子或离子的重新排列组合，而原子核不变。核反应能常以兆电子伏计量，而化学反应能一般只有几个电子伏。核反应原理核反应通常分为四类：衰变、粒子轰击、裂变和聚变。前者为自发发生的核转变，而后三种为人工核反应（即用人工方法进行的非自发核反应）。核反应原理衰变核反应原理核裂变(Nuclearfission)又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。铀裂变在核电厂最常见，加热后铀原子放出2到4个中子，中子再去撞击其它原

6、子，从而形成链式反应而自发裂变。常用裂变元素有铀-235、钚-239、钚-241等。裂变核反应原理连锁反应核反应原理聚变核反应原理聚变核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年。人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的，科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出，即受控核聚变研究。核反应原理中国合肥EAST核应用（1）核分析技术（2）辐射加工（3）医学领

7、域中的应用（4）农业领域中的应用（5）核能的和平利用核应用碳14测年同位素示踪技术中子衍射中子照相X射线荧光分析核分析技术……核应用辐射聚合辐射交联辐射接枝及新材料制备辐射降解辐射固化辐射加工……核应用辐射育种技术辐射保藏辐射杀虫农业领域中的应用核应用原子能电池核应用大亚湾核电站核应用秦山核电站核辐射核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发，故又称为电离辐射。核

8、辐射常用辐射单位活度居里(Ci)贝克[勒尔](Bq)1Ci=3.7×1010Bq照射量伦琴(R)库伦/千克(C/kg)1R=2.58×10-4/kg吸收剂量拉德(rad)戈[瑞](Gy)1Gy=100rad剂量当量雷姆(rem)希[弗](Sv)1Sv=100rem核辐射常用辐射单位用于衡量辐射对生物体组织伤害的是吸收剂量，其单位为Sv（希弗），一个Sv相当于每千克物体吸收1焦耳的辐射能量，Sv是个很大的单位，实际通用单位一般采用mSv（千分之一Sv，毫希弗）。1Sv=