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二 . 原子核的结合能. 来源 ——“ 核子”(质子和中子的通称) 之间的 强吸引力超过了质子的静电排斥力; 核子组成核时会产生能量(质量)的变化,服从 爱因斯坦的质能相当关系 : ( c 3 10 8 米 / 秒; 1kg 相当于 9 10 16 焦). M H 是氢原子质量, M n 是中子质量, M ( Z , A )是相应中性原子的质量。 取为原子质量单位: 1u=1.66 10 -24 克 9.310 2 MeV 结合能 B=B ( Z , A ) = D M ·c 2
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二. 原子核的结合能 • 来源——“核子”(质子和中子的通称) 之间的 强吸引力超过了质子的静电排斥力; • 核子组成核时会产生能量(质量)的变化,服从爱因斯坦的质能相当关系: (c 3108米/秒;1kg相当于91016焦)
MH是氢原子质量,Mn是中子质量, M(Z,A)是相应中性原子的质量。 取为原子质量单位: 1u=1.6610-24克9.3102MeV • 结合能 B=B(Z,A)=DM·c2 • 比结合能 B/A 是每个核子分摊到的结合能,通常用 MeV/核子 作单位: 1MeV=1.6 10-13焦
可见当铀或钚裂变为中等质量核时,每个原子质量约可放出1MeV的能量(裂变能);当氘、氚或氦3聚合成氦4时,每个原子质量单位约可放出5MeV的能量(聚变能)。可见当铀或钚裂变为中等质量核时,每个原子质量约可放出1MeV的能量(裂变能);当氘、氚或氦3聚合成氦4时,每个原子质量单位约可放出5MeV的能量(聚变能)。
三. 原子核反应 1 放射性同位素的衰变是随机自发的单体核反应。常见的有a,b,g三种: 三种粒子在电场中的偏转
a衰变: 或记为: 如
b衰变:又分为b-, b+及电子俘获三种: • b-: • 如: • b+: • 如: • 电子俘获(EC): • 如:
b-衰变 b+衰变
g衰变: • 表示 的“激发态” 如:
半衰期:某种放射性同位素衰变掉一半所需的时间,叫做该同位素的半衰期T1/2。半衰期:某种放射性同位素衰变掉一半所需的时间,叫做该同位素的半衰期T1/2。
镭—铍 钋—铍 中子源 2 几个著名的核反应 • 第一次人工核反应(卢瑟福1919) • 第一次引起人工放射性的核反应(居里夫妇1934) • 导致中子发现的核反应(查德威克1932) ( ) 253秒
第一次由中子引起的核反应(费米1934) 发现 律,1938年获诺贝尔奖。 • 首次产生超铀元素(麦克米伦和艾贝尔森,1939) (镎) (钚)
3 裂变反应: • 费米1934年为了想人工制造超铀元素,将中子射进铀原子核,结果测到4种能量不同的b粒子,无法解释。 • 迈特勒、哈恩和斯特拉斯曼用放射化学方法确认中子轰击铀的产物中有钡、镧的同位素,迈特勒和弗里希提出“裂变”解释(1938-1939): • 哈恩单独获1944年诺贝尔化学奖(核能和化学能的比较)。
历史的教训(裂变的发现走过了4年曲折的道路):费米、诺达克、迈特勒等人的功过。历史的教训(裂变的发现走过了4年曲折的道路):费米、诺达克、迈特勒等人的功过。 • 裂变的链式反应 • 裂变碎片及放射性同位素 • 裂变能的释放: (核能和化学能) 1kg 235U裂变能2700吨煤燃烧能
4 聚变反应: • 提供太阳能的聚变反应(1938年贝特循环): 2+ 2+ ,总的效果是: (太阳能的来源,维持太阳不坍缩)
作为氢弹基础的聚变反应: • 造氚反应: 和是氢弹的基础;是中子弹的基础。