核技术基础知识讲课教案.ppt

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1、核技术基础知识原子核中子质子电子(电子云)+++第一节现代原子结构现代原子结构核素：具有确定质子数和中子数的原子核称做核素核素是原子核的一种统称核素质子数中子数质量数符号氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C核素及符号表示名称质子数中子数质量数举例同位素相同不同不同1H2H3H同中子素不同相同不同2H3He同量素不同不同相同3H3He其它：稳定核素和不稳定核素稳定同位素和不稳定同位素放射性核素和非放射性核素定义：质子数相同而中子数不同的核素互为同位素。同位素实验发现:原子核内的质子+中子紧密地挤靠在一起，核子之间没

2、有什麽空隙（与原子情况不同).稳定原子核基本上类似与球体原子核的半径R=r0A1/3原子核半径常数r0=1.210-15m=1.2fmA原子核的质量数例如：238U7.4fm1)原子核的大小R第二节原子核的基本性质2)原子核的质量电子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原子核质量=原子质量—全部电子的质量MN(Z,A)=Ma(Z,A)—Zme忽略了电子的结合能（eV量级）原子的质量可以用质谱计精确测量(有表可查

3、)原子核质量可以精确确定3)核物质密度原子核中核子紧密挤在一起根据=M/V计算核物质密度:~2.31014g/cm31cm3核物质2亿吨重!黑洞1018核物质1014中子星109白矮星105水1密度比较g/cm3天平为何倾斜?重轻4)原子核结合能和原子核稳定性质量亏损氦原子核（4He）由2个质子+2个中子构成2个质子质量+2个中子质量=﹖原子核4He的质量2x1.007276+2x1.008665-4.002603ΔM(4He)=4.031882-4.002603=-0.029279uΔE(4He)=ΔM(4He)C2=27.27MeV亏损的质量转化为能

4、量氦原子核的结合能是27.27MeV亏损的质量哪里去了?质能关系E=MC2原子核结合能定义:质子和中子结合构成原子核时所释放的能量原子核的结合能越大（质量亏损越大）原子核越稳定表:比结合能(原子核结合能/核子数)核素比结合能MeV核素比结合能MeV核素比结合能MeV2H1.11212C7.68235U7.593He2.57316O7.98238U7.574He7.0756Fe8.79最大6Li5.33107Ag8.557Li5.61208Pb7.87原子核平均结合能(比结合能)曲线1各原子核中，每个核子的平均结合能随质量数而变化6-9MeV2中等重量的原子核的

5、比结合能较大释放能量途径:1）重核裂变2）轻核聚合成原子核重核裂变轻核聚合252Cfα自发裂变中子引起235U裂变H原子核聚合H的燃烧太阳能释放能量举例例：估算裂变释放的能量n+235U(236U)X+Y+E假设裂变成质量相等的两块质量数各约为118235U核子平均结合能7.6MeV质量数为118的原子核平均结合能8.6MeV两者平均结合能差1MeV230多个核子总的E=200MeV!比较:裂变能n+235UX+Y+E200MeV化学能C+O2CO2+E4ev汽油与氧的爆炸，一个分子释放40-50eVTNT爆炸自身释放能量，每个分子30eV+

6、++++++++从母核中射出的4He原子核粒子得到大部分衰变能238U4He+234Th放射性母核!!基本衰变——衰变第三节放射性衰变A≥200衰变——241Am237Np+++++++++发生原因：母核中子或质子过多质子转变成中子，并且带走一个单位的正电荷中子转变成质子，并且带走一个单位的负电荷+中微子－反中微子三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量基本衰变——衰变基本衰变——衰变（动画）衰变——3H3He正衰变——11C11B质子变成中子X射线电子俘获电子俘获——7Be7Li+++++++++－反中微子光子基本衰变——衰变基

7、本衰变——衰变衰变特点：1、从原子核中发射出光子2、常常在或衰变后核子从激发态退激时发生3、产生的射线能量不连续4、可以通过测量光子能量来鉴定核素种类类别衰变——3He*3Heα衰变β-衰变β+衰变衰变半衰期(T1/2)定义：一定量的某种放射性原子核衰变至原来的一半所需要的时间。时间t(T1/2)012345n放射性原子核数目N0N0/2N0/4N0/16N0/32N0/64N0/2n经过n个半衰期后，未发生衰变的放射性原子核数目是原有的1/2n第四节放射性衰变规律半衰期放射性衰变基本规律1指数衰减规律N=N0e-tN0:（t=0）时放射性原子

8、核的数目N:经过t时间后未发生衰变的放