核安全综合知识(第一章).doc

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1、核安全综合知识注册核安全工程师考试复习2010年6月《核安全综合知识》第一章原子核物理基础l考试要求l熟悉原子结构的知识l熟悉放射性的概念、衰变及其规律l熟悉射线及其与物质的相互作用l掌握核反应的类型l了解核裂变及其裂变反应的知识《核安全综合知识》第一章的要求：l复习内容1.1原子和原子核的基本性质1.2原子核的放射性1.3射线及其与物质相互作用1.4原子核反应1.5核裂变及核能的利用《核安全综合知识》1.1原子和原子核的基本性质知识要点：¡原子与原子核¡原子的壳层结构¡原子核的组成及其稳定性¡原子核的大小¡原子核的结合能《核安全综合知识》l原子和原子核（1）知识

2、要点：原子、原子核、同位素¡1896年法国科学家贝克勒尔(A.H.Becquerel)发现天然放射性现象，人类第一次观察到核变化，这一重大发现是原子核物理的开端。¡万物是由原子、分子构成，每一种原子对应一种化学元素。目前，人们已知一百多种元素。¡1911年卢瑟福根据α粒子的散射实验提出原子由原子核和核外电子组成的假设。¡核外电子运动构成了原子物理学的主要内容，而原子核内部核子的运动是原子核物理学的主要研究对象。原子和原子核是物质结构的两个层次。《核安全综合知识》l原子和原子核（2）¡电子带负电荷，电子电荷的值为：e=1.60217733x10-19C，且电荷是量子

3、化的，即任何电荷只能是e的整倍数。电子的质量为me=9.1093897x10-31kg。原子核带正电荷，集中了原子的全部正电荷。¡原子的大小是由核外运动的电子所占的空间范围来表征，原子可以设想为电子在以原子核为中心的、距核非常远的若干轨道上运行。原子的大小半径约为10-8cm的量级。¡原子核的质量远超过核外电子的总质量，原子的质量中心与原子核的质量中心非常接近。原子核的尺度只有几十飞米(1fm=10-15m=10-13cm)，而密度高达108t.cm-3。¡物质的许多化学性质及物理性质、光谱特性基本上只与核外电子有关；而放射现象则主要与原子核有关。《核安全综合知识

4、》l原子和原子核（3）¡单选题例：（只有一个答案是正确的）原子物理学的主要内容是（A）。A核外电子的运动,B原子核的裂变，C原子核的衰变，D原子核中核子间的运动。¡多选题例：（有多个答案可能正确，错一个为全错）原子由原子核和核外电子组成，其中(ABCDE)。A电子带负电荷，B原子核集中了原子的全部正电荷，C原子的大小半径约为10-8cm的量级，D原子核的质量远超过核外电子的总质量，E原子核的限度只有几十飞米。《核安全综合知识》l原子的壳层结构（1）知识要点：原子的壳层、能级、跃迁¡原子的核外电子称为轨道电子。原子的轨道电子离核的距离是不能取任意值的，按照一定的规律

5、形成彼此分离的壳层。¡最靠近核的一个壳层称为K层，在它的外面依次为L、M、N、O壳层等，以此类推。通常用量子数n(n=1,2,3…)代表壳层，并分别对应K、L、M、N、O，…壳层。每个壳层可容纳2n2个电子。除了K层以外，其他壳层又可分成(2l+1，l=n-1)个支壳层，l是描述电子轨道的量子数。¡处于不同壳层的电子具有不同的位能，当电子从无穷远处移动到靠近原子核的位置时是电场力作功，K层的能级最低。能级的能量大小就等于该壳层电子的结合能，要使该壳层电子脱离核的束缚成为自由电子所需做的功。结合能是负值，通常以KeV为单位，K壳层电子的结合能的绝对值最大。《核安全综

6、合知识》l原子的壳层结构（2）¡用n，l，j三个量子数来描述不同的能级。其中n=1，2，3，是主量子数；l=0，1，2，…，(n-1)是与电子的轨道运动相关的量子数，而j是与电子的自旋运动相关的量子数，j与l的关系是j=

7、l±1/2

8、。n，l，j三个量子数的不同组合区别轨道电子不同的支壳层。每个支壳层最多可容纳(2j+1)个电子。¡在正常情况下，电子先充满较低能级，但当原子受到内在原因或外来因素的作用时，低能级的电子可以被激发到高能级上（称激发过程），或电子被电离到原子的壳层之外（称电离过程），高能级电子就会跃迁到低能级上留下的空位上，并以电磁辐射的形式释放一个光

9、子。¡发生内层电子跃迁时，发射的光子能量较高，而且不同元素的原子均有不同特定的能量，所以通常又称作特征X射线，其能量计算公式为：EX=hc/λ=E1-E2，式中h=6.6260755x10-34J.s；光速c=2.997925x108m/s；E1和E2分别是跃迁前后两个能级的能量。¡K系特征线是由K壳层之外的电子跃迁到K层空位时发射的特征X射线，同样还有L系、M系特征X射线等，跃迁还需要满足特定的选择定则。《核安全综合知识》l原子的壳层结构（3）¡单选题例：原子的核外电子称为（B）。A自由电子，B轨道电子，C俄歇电子，D康普顿电子。¡多选题例：电子轨道按照一定的规

10、律形成彼此