核电论文参考文献ppt课件.ppt

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1、核反应堆的物理基础原子核为什么会裂变/聚变？什么条件下易发生裂变/聚变？核能从哪里来？原子与原子核能原子内部特性核裂变原理核聚变原理原子模型原子原子的尺寸：10-10m原子核的尺寸：10-15m电子质子中子原子核132质量数质子数中子数=质量数-质子数一张纸的厚度相当于10000个原子的厚度核子电子me=9.1×10-31kg=5.48×10-4u=0.511MeV/c2质子mp=1.007276u=938.256MeV/c2中子mn=1.008665u=939.550MeV/c2原子核的质量同位素同一个元素家族，带有不同的中子数，就

2、是同位素。同位素具有相同的化学特性，但可能有不同的物理特性同位素中有的会放出射线，称为放射性同位素或放射性核素，其余叫做稳定同位素1H2H3H氕氘氚氢原子家族235U238U233U铀原子家族132铯原子家族2D3T1H定义两个原子核或一个原子核和一个粒子（如中子、γ光子等）接近到10－15米量级时，两者之间的相互作用所引起的各种变化过程称为核反应核反应核反应与化学反应的区别核反应吸收或释放出来的能量要比化学反应吸收或释放出来的能量大得多，例如，一个铀原子放射出α射线的能量比一个碳原于燃烧释放出来的能量几乎大100万倍。核反应只涉及原

3、子核，而与电子无关。碳原子的核特性是相同的，无论是纯净的碳还是碳与其他元素的化合物（二氧化碳、石蜡、碳氢化合物等）。中子核反应中子俘获用中子作“炮弹”去轰击原子核，即中子挤进原子核的过程中子核反应（n，γ）反应（n，p）反应（n，α）反应（n，n）反应（n，2n）反应（n，f）反应质子中子α粒子，氦原子核核子的相互吸引力--核力核力具有短程强相互作用的能力它比电磁相互作用强130倍左右，作用距离只在邻近核子之间为什么这么多的带正电荷的质子能紧密结合？电磁力重力核力原子核的尺寸：10-15m原子的尺寸：10-10m核力的相互作用距离：（

4、1.4~1.5）×10－13m质量亏损对原子核质量作精确测定时，它比组成它的质子和中子的质量之和要小，即原子核结合前后的核子质量相差很远也就是说，单个核子的质量总是比结合在原子核里的每个核子的质量大由于核子间强大的核力的作用，迫使核子排列得很紧密，结果发生了质量减少的现象这种质量的差异，称为原子核的质量亏损不同的原子核，总质量亏损不同，核子平均的质量亏损也不同质能方程爱因斯坦指出：质量只是物质存在的形式之一另一种形式就是能量能量和质量的简单关系：E=mc2质量能量原子核结合能：1+1≠2原子核的质量，不等于核内中于和质子质量之和。单

5、个核子组成原子核时，由于核子间强大的核力作用，迫使核子相互强力碰撞而紧紧地结合时，发生了质量溅射核子在结合形成原子核前后的质量差值，称为质量亏损按质能方程，这部分质量就对应于核子在结合时放出的能量，称为原子核的结合能结合能的利用—核能每个核子的平均结合能称为为比结合能元素的比结合能反映该原子核的核子结合紧密程度中等核比结合能最大(质量亏损大)轻核和重核的比结合能小(质量亏损小)重核中等核重核裂变质量亏损轻核轻核聚变轻核中等核质量亏损可被利用的能量核聚变核裂变平均给合能核子的平均给合能随质量数的变化重核裂变自发裂变:无需外界作用，就有自

6、发分裂的趋势。自然界中某些质量数很大的原子核，如铀-236，有自发裂变的现象。诱发裂变：在中子轰击下发生的裂变。链式裂变反应：裂变过程中，有中子释放出来，这样就可能形成链式的裂变反应，从而源源不断地产生核能。铀-235,平均每次裂变放出2.4个中子，同时放出大约200兆电子伏的能量图2-7液滴裂变机制示意图原子核液滴分裂模型裂变临界能核裂变是中子轰击原子核，原子核接受中子后变得不稳定，从而分裂。复合核从变形到分裂需要能量，所需的最小能量称为裂变临界能量。重核为何会裂变？--液滴模型易裂变的材料外部入射的自由中子材料的裂变临界能量小于入

7、射中子的能量裂变的条件复合核裂变核燃料在任意能量的中子作用下发生核裂变反应，这些核素称为易裂变核素，铀-235铀-233钚-239钚-241在天然铀中，铀-235只占0.72%铀-238约99.28%鈣铀云母铜铀云母天然铀裂变核燃料的生成裂变产物定义：在铀-235裂变反应时，会形成60余种不同的碎片，通过β衰变产生约250种不同的核素，称为裂变产物铀-235的裂变产物质量数分布概率曲线呈现出两个明显的峰，分别位于质量数为65和140附近铀-233和钚-239的裂变产物质量数分布概率曲线与铀-235的十分接近反应堆能实现控制的决定性条件

8、！！裂变产生的中子快中子（>0.1Mev）99.3%瞬发中子0.65%缓发中子裂变后十万分之一秒左右放出(10-6-10-4s)能量约在1～2兆电子伏范围内，速度为14000～20000千米/秒慢中子(<0.1ev)裂变