验证卢瑟福发现质子的人工核反应.ppt

核反应核能 李浩霖 杨思进 余卓乘 陈博良 靳晨 林秀琪 铅盒 放射源 射线 照相底片 天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光 从原子核中能发出射线这一事实 使我们知道了原子核不是不可再分的 质子和中子 原子核应该有自己的结构 什么叫核反应 在核物理学中 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程 称为核反应 原子核的人工转变就是一种核反应 什么是核能 世界上一切物质都是由原子构成的 原子又是由原子核和它周围的电子构成的 轻原子核的融合和重原子核的分裂都能入出能量 分别称为核聚变能和核裂变能 简称核能 什么是核力 在原子核内 带正电的质子之间的距离很近 斥力很强 但是质子 中子仍然紧密结合 密度达到6 1014gcm 3 足见核子之间存在比电磁力更强的强相互作用 就是核力 二 质子的发现 1919年卢瑟福完成了用 粒子轰击氮原子核的人工核实验 实验装置示意如图 放射性物质 容器 阀门 铝箔 荧光屏 显微镜 实验步骤及结果 适当选择铝箔的厚度 使荧光屏恰好不出现闪光 然后充入氮气 氮气 实验步骤及结果 适当选择铝箔的厚度 使荧光屏恰好不出现闪光 充入氮气后 荧光屏出现了闪光 上述实验中的质子从何而来 卢瑟福设想实验中出现的质子是 粒子击中氮原子核 发生核反应产生的 从实验结果可知 充入氮气后产生了穿透能力比 粒子更强的新的粒子 这种粒子可以穿透铝箔 打在荧光屏上 出现了闪光 指的是什么 指的是这种氧原子的相对原子质量是17 也就是说 它是的同位素 四 核能 化学反应往往要吸热或放热 同样 核反应也伴随着能量的变化 核反应中放出的能量称为核能 人类通过什么来利用核能 核电站中的反应堆 反应堆是什么 核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应 从而实现核能热能转换的装置 什么是裂变反应 裂变反应是指一个相对质量较大的原子通过中子轰击或其他催化反应转变成另外两个中等大小的原子 并释放巨大能量的反应 核裂变 什么是核聚变 将某些质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核 会释放更大核能 核聚变反应主要借助氢同位素 核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射 不产生核废料 当然也不产生温室气体 基本不污染环境 核聚变 物理学家研究过质子 中子和氘核之间关系 发现氘核虽然是由一个中子和一个质子组成的 它的质量却不等于一个中子和一个质子的质量之和 氘核的质量比中子和质子的质量和要小一些 这种现象叫做质量亏损 什么又是链式反应 一系列铀核持续裂变 并释放出大量核能 这就是链式反应 前面提到核电厂的燃料是铀 铀是一种重金属元素 天然铀由三种同位素组成 铀 235含量0 71 铀 238含量99 28 铀 234含量0 0058 铀 235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素 控制链式反应 人类需要控制链式反应的速度 如果不加以控制 核反应堆将再极短时间内积聚大量的能量 引起核爆炸 也会使反应堆中的放射性物质扩散 造成核泄漏 造成重大人员伤亡和严重的生态危机 核泄漏事故 如何控制核反应 由核反应所产生的中子运动速度过快不适用于引起核裂变 这些快速运动的中子必须在被核燃料吸收发生核反应之前将运动速度减慢 通常的方法是使用减速剂 即中子与减速剂的原子核发生碰撞而使速度降低 选择减速剂的条件是既不吸收中子也不与中子发生核反应 可以是重水 石墨 二氧化碳或者轻水 即纯度很高的普通水 并以此定义该核反应堆为重水堆 石墨堆或者轻水堆等 核废料 韩国水利原子能公司开发出一种 玻璃法 来处理核废料 将放射性核废料与熔融状态的玻璃混合 然后高温加热混合物 使其体积缩小 这些混合物冷却后 就会形成物理性质稳定的玻璃固体 实现核废料的玻璃化 玻璃化之后 放射性核废料在极度恶劣的环境中也不会出现泄露 随着科学技术的发展 各个学科之间的结合越来越紧密 生物技术的进展也为核废料处理带来了福音 用光学和电子显微的综合方法发现一种耐放射异常球菌的DNA组成独有的基因环 它能组织被辐射破坏的DNA碎片浮到细胞的体液中去 使受损的DNA保持在原来的位置 这样断裂的片段就可以最终回到原位 这种能耐辐射的基因环微生物不会丢失基因信息 因为它把DNA片段紧密的锁在基因环中 所以这种微生物可以被用来清理核废料 它被用来清理核