第3讲-放射性与原子弹概要.ppt

第三讲放射性与原子弹,赵峥北京师范大学物理系,中子的发现裂变与链式反应原子弹与氢弹的研制核能的和平利用,一、中子的发现,1869元素周期律1885光谱线1895X射线1896天然放射性1920卢瑟福预言中子1930玻特粒子轰击铍中子（未认出）,1931约里奥居里夫妇未知射线+石蜡质子（以为未知射线是射线）1932查德威克中子可能存在Nature中子的存在英国皇家学会会刊（巴斯德：机遇只偏爱有准备的头脑）,1935年诺贝尔物理学奖查德威克：中子的发现,1935年诺贝尔化学奖约里奥夫妇：人工放射性（1934年完成）,二、裂变与链式反应,裂变的发现1938约里奥夫妇中子+铀镧，(z=92)(z=57),1939哈恩，斯特拉斯曼重复约里奥夫妇的实验肯定产物是镧与钡(z=57)(z=56),1939迈特纳、弗里希认为是裂变液滴模型,1947钱三强、何泽慧发现核的三分裂与四分裂,2、链式反应约里奥居里费米西纳德,约里奥1944法国科学院院长1946法国原子能委员会主席,原子核的结合能,Z质子数N中子数A原子量m原子核质量,核子的平均结合能,裂变与聚变均可产生核能,核力的传播者介子,汤川秀树虚介子以光速传播核半径r用测不准关系可估出介子质量约,三、原子弹与氢弹的研制,二战爆发约里奥的建议费米、玻尔移居美国西拉德、泰勒、维格纳拜访爱因斯坦萨克斯转交爱因斯坦的信（1941.12.6罗斯福启动研制原子弹的工程，第二天珍珠岛事件爆发）,总设计师奥本海默临界质量的测量斯洛廷费曼,路径积分量子化,狄拉克费曼,原子弹试爆与使用,1945年7月6日，新墨西哥州,1945年8月6日广岛铀U235枪法Littleboy,1945年8月日长崎钚Pu239内爆法,氢弹的研制泰勒,聚变原理：太阳能：氢弹：,上亿度高温和高压,D:氘,T：氚,中国决心制造原子弹钱三强、彭恒武、杨承宗、邓稼先、周光召、黄祖洽、于敏,四、原子能的和平利用,1、第一座反应堆费米，1942.12.2下午3点45分芝加哥大学,“那个航海家已经登上了新大陆”“当地居民呢？”“十分友好”,原子弹是用快中子引起的链式反应，铀必须浓缩，1公斤铀就可以制成原子弹反应堆可以用天然铀，但是要用慢中子，慢中子比快中子更容易引起裂变，要放慢化剂，防护层，体积庞大,慢化剂：石墨，重水，水控制棒：镉燃料：铀235快中子增殖堆：铀238钚239天然铀中238为主；U2350.73%,2、原子能发电站第一座核电站1954.6.27(苏联)核电法国78%美国20%比利时，瑞典，韩国.,3、可控热核反应,裂变原料有限，聚变能源取之不尽，一吨海水中有重水一百多克（重氢30克）1升海水中的氘用于聚变相当于300升汽油。月球上丰富比D，T好，生成物中没有中子只有质子，易于保护设备。,困难：聚变反应需要上千万度、上亿度高温。太阳中心1500万度，氢弹需要原子弹引爆,可控热核反应磁约束聚变容器：磁场（托卡马克）点火：激光惯性约束聚变压缩，加热：激光点火,参考书：,物理学与人类文明十六讲，高教社探求宇宙的秘密（