核物理基础与辐射防护3

《核物理基础与辐射防护3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三章原子核反应原子核反应原子核与原子核、或者原子核与其他粒子之间的相互作用所引起的各种变化。原子核衰变不稳定核素在没有外界影响的情况下自发的发生核蜕变的过程。核反应运动学：研究在能量、动量守恒等的前提下，核反应服从的一般规律。核反应动力学：研究参加反应的各粒子间的相互作用机制。2009-05-3014.1核反应概述核反应的一般表达式：A为靶核；a为入射粒子；B为剩余核；b1,b2…为出射粒子。或：对于出射粒子为一个的情况：二体反应或：三体反应出射粒子为两个的情况：2009-05-3021、历史上几个著名的核反应：(1)第一个人工核反应（发现质子）19

2、19年，卢瑟福或(2)第一个在加速器上实现的核反应1932年，考克拉夫和瓦耳顿(4)产生第一个人工放射性核素的反应1934年，小居里夫妇(3)导致发现中子的反应1932年，查德威克2009-05-3032、实现核反应的途径(1)用放射源产生的高速粒子去轰击原子核。(2)利用宇宙射线来进行核反应。(3)利用带电粒子加速器或反应堆来进行核反应。缺点：入射粒子的强度不大；能量不高；入射粒子种类有限，其能量也不易改变。缺点：入射粒子的强度很弱能产生多种粒子，其能量和强度都比放射源所提供的大得多，而且大小可以调节。这是实现人工核反应的最主要的途径。2009-05

3、-3043、核反应分类1)按出射粒子分类：(a)散射即:a＝b出射粒子与入射粒子相同，弹性散射：散射前后系统总动能相等非弹性散射：散射前后系统总动能不相等这时，剩余核与靶核构成相同。散射和反应(b)反应出射粒子与入射粒子不同，即:ba。这种情况下，剩余核不同于靶核，也就是一般意义上的核反应。当出射粒子为射线时，称这类核反应为辐射俘获。2009-05-3052)按入射粒子分类(a)中子反应由中子入射引起的核反应。中子反应的特点：中子不带电，与核作用时，不存在库仑位垒，能量很低的中子就能引起核反应。根据出射粒子的不同，中子反应有：(b)荷电粒子核反应由

4、带电粒子入射引起的核反应。包括：质子引起的核反应，氘核引起的核反应，粒子引起的核反应，重离子引起的核反应。(c)光核反应由光子入射引起的核反应。最常见的是：反应。如：和此外，还有等。2009-05-3063)按入射粒子能量分类(a)低能核反应低于50MeV。(b)中高能核反应在50MeV～1GeV之间。(c)高能核反应高于1GeV。一般的原子核物理只涉及低能核反应。4)按靶核的质量数A分类(a)轻核反应A<30。(b)中量核反应3090。2009-05-307对一定的入射粒子和靶核，能发生的核反应过程往往不止一种，把每

5、一种可能的反应过程称为一个反应道。反应前的过程称为入射道。反应后的过程称为出射道。4、反应道一个入射道可以对应几个出射道：一个出射道也可以对应几个入射道：2009-05-308大量实验表明，核反应过程遵守以下几个守恒定律：(1)电荷守恒反应前后的总电荷数不变。5、核反应中的守恒定律（以A(a,b)B反应为例来说明。）即：(2)质量数守恒反应前后的总质量数不变。即：(3)能量守恒反应前后体系的总能量(静止能量和动能之和)不变。即：2009-05-309(4)动量守恒反应前后体系的总动量不变。即：(5)角动量守恒反应前后体系的总角动量不变。即：(6)宇称守

6、恒反应前后体系的宇称不变。即：2009-05-30104.2核反应能和Q方程1、核反应能Q：核反应过程中释放出来的能量对核反应：静止质量相应动能由能量守恒：定义反应能Q为：Q>0为放能反应；Q<0为吸能反应。2009-05-3011反映核反应能Q与反应中有关粒子(入射、出射粒子)的动能之间关系的方程。假定靶核静止，根据动量守恒定律：有关Q方程的推导：在非相对论情况下：有：2、Q方程2009-05-3012代入：用A代替m在入射粒子动能Ta已知的情况下，只要测量角方向的出射粒子的动能Tb，就可以求得核反应能Q。Q方程若＝90°，则Q方程为：2009-

7、05-30133、Q方程的应用Q方程的本质反映了反应能Q与出射粒子方向和出射粒子能量之间的关系。可用于求出反应能Q。而反应能Q等于反应前后系统的静止质量差。因此：Q方程可以用于求与静止质量有关的量、求不同角度出射粒子能量等.(1)可用于求核素的质量已知，测出方向的，就可以求出Q。由公式：可以已知三个质量求第四个质量。2009-05-3014(2)可用于求剩余核的激发态能量当反应产物(特别是剩余核)处于激发态时，反应能Q的值用Q’表示，通常称它为实验Q值。设剩余核的激发能为，则激发态剩余核的静止质量为：于是：测量出Q和Q’可以求出激发能。2009-05-

8、3015例如核反应：已知入射粒子能量为2.0MeV，在出射角的方向探测到两种能量的质子：4.6