原子物理第七章大学物理

1、第七章第七章 原子核物理概论原子核物理概论 Chapter 7 Nucleus physics conspectus本章要点：本章要点：1 1、原子核结构与组成，核的模型；、原子核结构与组成，核的模型；2 2、原子核的基本性质；、原子核的基本性质；3 3、放射性衰变的基本规律；、放射性衰变的基本规律；4 4、原子核反应与原子能的利用、原子核反应与原子能的利用。第七章第七章 原子核物理概论原子核物理概论第一节第一节 原子核物理的对象原子核物理的对象一、原子的中心：原子核一、原子的中心：原子核原子核质量占原子质量的原子核质量占原子质量的9999以上；以上；核外电子的行为对原子核的性质几乎无影响；核

2、外电子的行为对原子核的性质几乎无影响；原子与原子核为微观系统的两个不同层次。原子与原子核为微观系统的两个不同层次。二、历史回顾二、历史回顾18961896： 铀的放射现象；铀的放射现象； 19321932：中子；：中子；18971897： 放射性元素钋和镭；放射性元素钋和镭； 19341934：人工放射性；：人工放射性；18991899： 射线；射线； 19391939：中子轰击铀，有中间物质产生；：中子轰击铀，有中间物质产生；19001900： 射线；射线； 19421942：链式反应；：链式反应；19111911：原子的核式结构；：原子的核式结构；19451945：原子弹；：原子弹；原子核

3、半径：原子核半径： ；原子半径：；原子半径：)(1015fmmr核)1 . 0(1010nmmr原,eAAZmMm三、原子核的组成三、原子核的组成 原子核由质子和中子组成。质子带电原子核由质子和中子组成。质子带电e e；中子不带电。质；中子不带电。质子和中子统称核子子和中子统称核子几个概念几个概念 原子质量单位原子质量单位u u： 规定的质量为规定的质量为12u.126C 1u=1.6605410-27 kg =931.5016 MeV/c2 mn=1.007825 u, mp=1.007727 u原子核的符号原子核的符号AZNXX：元素符号；：元素符号；Z：原子序数（质子数）；：原子序数（质

4、子数）；N：中子数；：中子数；A：核质量数（核子数）：核质量数（核子数） A=N+Z 同位素：同位素： 元素周期表中位置相同的元素元素周期表中位置相同的元素如：如： 均为氢的同位素均为氢的同位素 均为铀的同位素均为铀的同位素HHH312111,UUU238922359223392,四、核素图四、核素图按原子序数按原子序数Z Z把核素排在一张图上把核素排在一张图上核素图核素图N N横坐标；横坐标；Z Z纵坐标。纵坐标。 核素图中，核素图中，300300多个天然核素（多个天然核素（280280多个稳定），多个稳定），16001600多多个人工制备的放射性元素，共个人工制备的放射性元素，共20002

5、000多个多个核素的稳定区：轻核：大致满足核素的稳定区：轻核：大致满足 Z=NZ=N； 重核：重核：N ZN Z位于稳定线上方缺中子区；位于稳定线上方缺中子区；位于稳定线下方丰中子区；位于稳定线下方丰中子区；第二节第二节 核的基态特性之一：核质量核的基态特性之一：核质量一、核子的结合质量亏损一、核子的结合质量亏损 中子质量：中子质量： ；质子质量：；质子质量：ump007276. 1umn008665. 12/225. 2002390. 0cMeVummmdnp氘核质量：氘核质量：差值：差值：umd013553. 2二二、结合能、结合能定义：原子的结合能：定义：原子的结合能： 或或 平均结合能

6、：平均结合能：2)(cmNmZmEAnpB2)(cMNmZMEAnHB2)(1cmNmZmAAEnpB比结合能的意义：原子核的稳定性比结合能的意义：原子核的稳定性sm(1)A30(1)A30的轻核，平均结合能的轻核，平均结合能表现出起伏变化，凡表现出起伏变化，凡A A等于等于4 4的倍的倍数的核，平均结合能出现峰值。数的核，平均结合能出现峰值。(2)(2)中等核中等核(A=30(A=30120)120)的的B B结结合能较大，轻核和重核的合能较大，轻核和重核的B B 较小较小获得核能的途径有两个：重核获得核能的途径有两个：重核裂变和轻核聚变。裂变和轻核聚变。三、比结合能曲线三、比结合能曲线 (

7、3) (3)中等核平均结合能的变化不大中等核平均结合能的变化不大, ,显示了核力的饱和性，即显示了核力的饱和性，即一个核子只同附近的几个核子有作用力，而不是同所有的核子一个核子只同附近的几个核子有作用力，而不是同所有的核子都有作用。都有作用。四、半经验质量公式四、半经验质量公式MeVaAaEVVBV8 .15MeVaAaESsBS3 .18321 1、体积能：、体积能：2 2、表面能：、表面能：3 3、库仑能：、库仑能：4 4、对称能：、对称能：5 5、奇偶能：、奇偶能：MeVaAZaECCBC72. 0312奇奇核奇奇核核核奇奇偶偶核偶偶核21212 .110AaMeVaAAaEPPPBpM

8、eVaAZaEsymsymBsym2 .23)N(12BpBsymBCBSBVBEEEEEE第三节第三节 核力核力核力：核子之间的相互作用力。核力：核子之间的相互作用力。 一、核力的基本性质一、核力的基本性质1 1核力是短程力核力是短程力r ： 引力引力 ： 消失消失rm1510) 28 . 0(m15108 . 0rm151023 3核力是一种强相互作用核力是一种强相互作用2. 2. 核力具有饱和性核力具有饱和性核子只与它最靠近的核子只与它最靠近的几个核子有相互作用。几个核子有相互作用。 核力的强度比库仑力大一百倍核力的强度比库仑力大一百倍4 4核力与电荷无关核力与电荷无关pnnnppFFF

9、5 5核力在极短程内存在斥心力核力在极短程内存在斥心力核的密度近似地为一常数，核的密度近似地为一常数，AV 核的结合能近似地与核子数成正比，核的结合能近似地与核子数成正比，AEB核力是交换力：核力是交换力：核子之间通过交换某种媒介粒子而发生核子之间通过交换某种媒介粒子而发生相互作用。相互作用。 1935 1935年，汤川秀树提出了核力的介子理论：年，汤川秀树提出了核力的介子理论：核力是核力是一种交换力，核子之间通过交换某种媒介粒子而发生相一种交换力，核子之间通过交换某种媒介粒子而发生相互作用，互作用，并估计这种媒介粒子的质量约为电子静止质量并估计这种媒介粒子的质量约为电子静止质量的的20020

10、0倍，介于质子和电子之间，故称为介子。倍，介于质子和电子之间，故称为介子。二、核力的介子理论二、核力的介子理论19471947年年，鲍威尔在宇宙射线中发现了介子，称为，鲍威尔在宇宙射线中发现了介子，称为 介子，介子，有有 、 、 三种，质量分别为三种，质量分别为0emmm7 .273emm2640np0 pppn0 nn不同核子的相互作用通过发射或吸收不同核子的相互作用通过发射或吸收 介子而产生，相介子而产生，相当于两核子之间的位置发生交换，核力为交换力。当于两核子之间的位置发生交换，核力为交换力。第四节第四节 原子核的自旋和磁矩原子核的自旋和磁矩 1 1、核自旋、核自旋原子核的角动量称为核自

11、旋原子核的角动量称为核自旋 原子核的自旋是所有核子的自旋角动量和轨道角动量的矢量和原子核的自旋是所有核子的自旋角动量和轨道角动量的矢量和 ) 1( IILI：原子核角动量量子数，称为：原子核角动量量子数，称为核自旋核自旋量子量子数，它可以是整数，也可以是半整数。数，它可以是整数，也可以是半整数。I原子核角动量在空间某一选定方向的投影：原子核角动量在空间某一选定方向的投影： IIzML 也是量子化的。也是量子化的。：核自旋核自旋磁磁量子数量子数IMIIIMI1,共共 个值。个值。 12 I（1 1）A A为奇数的核为奇数的核( (奇奇A A核核) )，I I为半整数为半整数（2 2）Z Z、N

12、N都为偶数的核都为偶数的核( (偶偶- -偶核偶核) )，（3 3）Z Z、N N都为奇数的核都为奇数的核( (奇奇- -奇核奇核) )，I I为整数为整数0I2 2、原子核的磁矩、原子核的磁矩电子电子的角动量与相应的磁矩之间的关系为的角动量与相应的磁矩之间的关系为：BjjgmejjgJmeg) 1(2) 1(2meB2原子核原子核也有磁矩，它与角动量的关系为：也有磁矩，它与角动量的关系为： NIpIIpIIIIgmeIIgLmeg) 1(2) 1(21837/1005. 52227BpNmAme核磁子远小于玻尔磁子核磁子远小于玻尔磁子，可见原子核的磁矩比电子的磁矩，可见原子核的磁矩比电子的磁

13、矩小得多，因此产生的超精细结构谱线也比精细结构谱线间小得多，因此产生的超精细结构谱线也比精细结构谱线间距小得多。距小得多。在外场方向的取向也是量子化的，它在外场方向的投影：在外场方向的取向也是量子化的，它在外场方向的投影： INIIIzpIIzMgLmeg2IIIMI1,在外场方向的最大值为：在外场方向的最大值为：NIMIg测量原子核磁矩的重要方法测量原子核磁矩的重要方法之一是之一是核磁共振核磁共振。第五节第五节 核模型核模型1 1、费米气体模型、费米气体模型将核子看成无相互作用的独立费米气体。将核子看成无相互作用的独立费米气体。对核内的核子的运动约束：泡利原理对核内的核子的运动约束：泡利原理

14、2 2、壳层模型、壳层模型类似于原子的结构。实验依据：幻数的存在。类似于原子的结构。实验依据：幻数的存在。可解释的问题：大多数核的基态核宇称；可解释的问题：大多数核的基态核宇称； 对核的基态宇称的预测大致正确；对核的基态宇称的预测大致正确； 可以解释可以解释 衰变。衰变。存在的困难：存在的困难： 对电四极矩的预测与实验差距太大；对电四极矩的预测与实验差距太大； 对能级间跃迁的速率计算低于实验值。对能级间跃迁的速率计算低于实验值。3 3、液滴模型、液滴模型实验依据实验依据核力是饱和力，即原子核中的每个核子只与其邻近地几个核力是饱和力，即原子核中的每个核子只与其邻近地几个核子有相互作用。核子有相互

15、作用。原子核的密度几乎是一个常数，故原子核具有不可压缩性。原子核的密度几乎是一个常数，故原子核具有不可压缩性。 解决的问题：解决的问题： 原子核的结合能；原子核的结合能； 核反应过程中的复合核过程；核反应过程中的复合核过程； 重核的裂变。重核的裂变。存在的困难：存在的困难： 原子核的能级结构；原子核的能级结构； 原子核的动量。原子核的动量。4 4、集体运动模型、集体运动模型 综合模型。综合模型。 处理方法：量子流体力学。处理方法：量子流体力学。第六节第六节 放射性衰变的基本规律放射性衰变的基本规律一、一、 放射性衰变规律放射性衰变规律 放射性的发现放射性的发现 18961896年，法国物理学家

16、年，法国物理学家贝克勒尔贝克勒尔发现：铀矿物能发现：铀矿物能自发地自发地发射穿透力很强并能使照相底版感光的不可见发射穿透力很强并能使照相底版感光的不可见射线。射线。 1898 1898年，居里夫妇又发现了钋和镭，并发现它们也年，居里夫妇又发现了钋和镭，并发现它们也能能自发地自发地放射出射线。放射出射线。 放射性衰变：放射性衰变：核素核素自发地自发地放射出某种射线而变成另一放射出某种射线而变成另一种核素、或同激发态过渡到基态的现象。凡能发生放射种核素、或同激发态过渡到基态的现象。凡能发生放射性衰变的核素叫放射性核素。性衰变的核素叫放射性核素。HeThU422349023892放射性物质放出的射线

17、主要有三种：放射性物质放出的射线主要有三种： 1 1 射线：即氦原子核射线：即氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强。，贯穿本领很小，电离作用很强。He422 2 射线：是电子流，有较大的贯穿本领和较小的电离作用，射线：是电子流，有较大的贯穿本领和较小的电离作用，其贯穿本领大约是其贯穿本领大约是 射线的射线的100100倍。倍。3 3 射线：是光子流，即波长很短的电磁波，在电磁波谱上排射线：是光子流，即波长很短的电磁波，在电磁波谱上排在在x x射线之后，有最大的贯穿本领和最小的电离作用。射线之后，有最大的贯穿本领和最小的电离作用。放射性现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一放射性现象的研究

18、是获悉原子核内部状况的重要途径之一二、二、 放射性衰变的基本规律放射性衰变的基本规律放射性衰变要遵守：电荷守恒、质量数守恒、质量和能量放射性衰变要遵守：电荷守恒、质量数守恒、质量和能量守恒、动量守恒。守恒、动量守恒。 1 1指数衰变规律指数衰变规律NdtdN NdtdNdtNdNNNtdtNdN00tNN0lnteNN0NdtdN /代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，称为代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，称为衰变常数衰变常数 2 2半衰期半衰期 放射性物质的原子核的数目衰变到原来数目的一半放射性物质的原子核的数目衰变到原来数目的一半时所经过的时间叫时所经过的时间叫半衰期半衰期。

19、21T210021TeNN212lnT693. 02ln21T13 3平均寿命平均寿命一个原子核在衰变前存在的时间叫做它的寿命。一个原子核在衰变前存在的时间叫做它的寿命。 所有原子核寿命的平均值称为所有原子核寿命的平均值称为平均寿命平均寿命。0000011dtetNNNtdtNt01dttet212144. 12ln1TT当当 时时 t01037. 0NeNN 各个原子核的寿命不同，但平均寿命却具有确定的值。各个原子核的寿命不同，但平均寿命却具有确定的值。 放射性核素的和，它们是每个核素的特征量，不同放射性核素的和，它们是每个核素的特征量，不同的核素差别很大。我们可以根据测量的的核素差别很大。

20、我们可以根据测量的 判断它属于哪判断它属于哪种核素种核素21T825. 33304722ln21sT52. 54768721s 例：例：已知的衰变常数为，试求它已知的衰变常数为，试求它的半衰期和平均寿命。的半衰期和平均寿命。Rn222861610097. 2s思考题：思考题： 某放射性核素的半衰期为某放射性核素的半衰期为2 2年，则经年，则经8 8年衰变掉的核年衰变掉的核数目是尚存核数的（数目是尚存核数的（ ）倍。）倍。（三）、放射性活度（三）、放射性活度teNN0tteAeNNdtdNA00/00NA表明放射性活度随时间的衰变仍服从指数衰变规律。表明放射性活度随时间的衰变仍服从指数衰变规律。

21、 单位：单位：国际单位制中，放射性活度的单位为国际单位制中，放射性活度的单位为“贝克勒贝克勒尔尔”，记作，记作“BqBq”，1Bq=11Bq=1次衰变次衰变/ /秒秒1 1居里居里(Ci)= (Ci)= 次衰变次衰变/ /秒秒= = Bq10107 . 310107 . 3放射源所含放射性物质的原子核数：放射源所含放射性物质的原子核数：2ln21ATAN放射源所含放射性物质的质量放射源所含放射性物质的质量： 2ln)(21AANMATNNMm三、三、 放射系放射系2铀铀( () )系系3 3锕锕( () )系系 4 4镎镎( () )系，系，1 1钍钍( () )系系Th23290U23892

22、U23592Pu24194四、放射性衰变规律在地质考古上的应用四、放射性衰变规律在地质考古上的应用在考古工作中，可以用来推算年代在考古工作中，可以用来推算年代 C14射线应用在医学，农业，工业射线应用在医学，农业，工业第七节第七节 衰变衰变原子核原子核自发地自发地放射出放射出 粒子而发生的衰变粒子而发生的衰变HeYX4242AZAZ（一）、衰变条件和衰变能（一）、衰变条件和衰变能、衰变能：、衰变能： 原子核在衰变过程中释放的能量，用原子核在衰变过程中释放的能量，用Q a表示表示 2)(cmmmQYX2)(cMMMHeyX、衰变条件、衰变条件: : 0QHeyXMMM、衰变能的释放形式、衰变能的

23、释放形式 YEEQ例：例：判断判断 是否发生是否发生 衰变。衰变。uC6429HeCoC426027u6429uM9298.63CuuM9338.59CouM0026. 4He9298.639364.630026. 49338.59Next 事实上，衰变过程中，放出的总能量事实上，衰变过程中，放出的总能量 应该由三部分组成：应该由三部分组成：式中式中 是出射是出射 粒子的能量，粒子的能量， 是子核的反冲动能是子核的反冲动能, , 称称衰变能衰变能. .当子核到基态时，当子核到基态时， ，此时的衰变能才等于，此时的衰变能才等于总衰变能。下面我们寻求总衰变能。下面我们寻求 的表达式：的表达式： 设

24、衰变前母核静止，动量为设衰变前母核静止，动量为0 0，则，则所以子核反冲动能为所以子核反冲动能为故故式中式中 A A 是母核质量数是母核质量数. . EE子子核核激激发发能能子子核核激激发发能能QEEEYEEQQE 0EvmvmYYEmmvmmmvmEYYYYYY222121EAEAEmmEmmEEEQ444411YEQ（二）、（二）、 能谱和原子核能级能谱和原子核能级HeTlBi422088121283测得测得 粒子的动能有六种，粒子的动能有六种， 此外有能量不同五种射线。此外有能量不同五种射线。 粒子能谱具有分立特性原粒子能谱具有分立特性原子核具有分立的能量状态子核具有分立的能量状态。 第

25、八节第八节 衰变衰变1. 1. 衰变能谱衰变能谱(1) (1) 粒子能量连续分布粒子能量连续分布(2) (2) 具有确定的最大值具有确定的最大值 mE粒子能谱引发的困境粒子能谱引发的困境： 第一第一 粒子能谱是连续的，而原子核具有分立能级。粒子能谱是连续的，而原子核具有分立能级。第二第二 能量不守恒？能量不守恒？ QEe第三第三 电子从何而来？由不确定关系，核内不可能有电子电子从何而来？由不确定关系，核内不可能有电子2 2中微子假设中微子假设 19301930年，泡利提出了中微子假设，成功地解释了上年，泡利提出了中微子假设，成功地解释了上述矛盾，并被以后的实验所证实述矛盾，并被以后的实验所证实

26、 泡利认为：泡利认为：当放射性物质发生当放射性物质发生 衰变时，除了放出衰变时，除了放出 粒粒子外，还要放出一个中性粒子，其静止质量几乎为子外，还要放出一个中性粒子，其静止质量几乎为0 0，故称为中微子。故称为中微子。 中微子分为两种：中微子和反中微子，它们的中微子分为两种：中微子和反中微子，它们的质量完全相同，都不带电荷，但自旋方向不同。质量完全相同，都不带电荷，但自旋方向不同。YeEEEQ由于三者之间的分配是任意的，所以粒子的能量是由于三者之间的分配是任意的，所以粒子的能量是连续的，形成了连续谱。连续的，形成了连续谱。假设中微子的自旋和电子一样为，则衰变前后角假设中微子的自旋和电子一样为，

27、则衰变前后角动量守恒。动量守恒。 21 由于由于 ， ，衰，衰变能主要在电子和中微子之间分配，当变能主要在电子和中微子之间分配，当 时，时， ，其余情况下，其余情况下，YeMm EEEEEQeYe0EeEQ QEe19561956年，从实验上发现了中微子。年，从实验上发现了中微子。 衰变时核电荷数改变而核子数不变的衰变衰变时核电荷数改变而核子数不变的衰变 1衰变衰变： YX011eAZAZ能量守恒：能量守恒： QcmcmcmeYX222Q22)()(cMMcmmmYXeYX衰变条件：衰变条件：0 0，即，即QYXMM衰变能衰变能3. 3. 衰变的三种类型及衰变条件衰变的三种类型及衰变条件2 2

28、衰变：衰变： eAZAZ011YX 3 3K K俘获：俘获：原子核俘获一个核外轨道上的电子而转变为另原子核俘获一个核外轨道上的电子而转变为另一个原子核的过程。一个原子核的过程。YX101AZAZe能量守恒：能量守恒： QcmWcmcmYieX222发射发射X X标识谱标识谱 产生俄歇电子产生俄歇电子 22)2()(cmMMcmmmQeYXeYX衰变条件：衰变条件：eYXmMM2衰变条件衰变条件：2), 1(),(cWAZMAZMiYX第九节第九节 衰变衰变原子核通过发射原子核通过发射 光子从激发态跃迁到较低能态的过程光子从激发态跃迁到较低能态的过程 XX*hEEEji1 1、一般性质、一般性质

29、2 2、内转换电子、内转换电子原子核从激发态向低能态跃迁时原子核从激发态向低能态跃迁时把能量直接交给核外电子，使电把能量直接交给核外电子，使电子离开原子内转换（子离开原子内转换（ICIC）。）。3 3、同质异能跃迁、同质异能跃迁4 4、穆斯堡尔效应、穆斯堡尔效应即无反冲即无反冲 共振吸收共振吸收。第十节第十节 核反应核反应原子核反应：原子核反应：用具有一定能量的粒子用具有一定能量的粒子轰击轰击一个原子核，使其一个原子核，使其放出某种粒子而转变为新原子核的过程。放出某种粒子而转变为新原子核的过程。一、几个著名的核反应一、几个著名的核反应(1) (1) 历史上第一个人工核反应历史上第一个人工核反应

30、 HOHeN1117842147OpN1714),(2)(2)第一个在加速器上实现的核反应第一个在加速器上实现的核反应HeHepLi42421173HepLi47),(bYXaYbaX),(二、核反应中的守恒定律二、核反应中的守恒定律电荷数电荷数守恒：反应前后总电荷数不变守恒：反应前后总电荷数不变质量数质量数守恒：反应前后总质量数不变守恒：反应前后总质量数不变质量质量守恒：反应前后总的运动质量守恒：反应前后总的运动质量 保持不变保持不变2201/cmm能量能量守恒：反应前后粒子的总能量守恒：反应前后粒子的总能量是守恒的是守恒的2mcE 20cmEk动量动量守恒：即反应前后体系的总动量守恒守恒：

31、即反应前后体系的总动量守恒此外还有角动量、宇称、统计性、同位旋等都是守恒量此外还有角动量、宇称、统计性、同位旋等都是守恒量。 三、三、Q Q方程方程RliT),(RlTiRlTiKKKKMMMMRlTi)()()()(2TiRlRlTiKKKKCMMMMQ反应能反应能Q Q：核反应中所放出的能量核反应中所放出的能量用结合能表示用结合能表示)()(TiRlBBBBQ实验室中，靶核一般静止，实验室中，靶核一般静止，0TKiRlKKKQQ 0Q 0，放能反应；，放能反应；Q 0, Q 0 放能反应2/5 .9311cMeVu Q 0 吸能反应例2 计算的Q值。OpN1714),(应用举例应用举例例1

32、 计算反应的反应能。eiHpL47),(uMMpi007825. 1uMMiLT016004. 7uMMRl002603. 4MeVMeVQ35.175 .931002603. 42)016004. 7007825. 1(uMMi002603. 4uMMNT00307.14uMMpl007825. 1uMMoR99913.16MeVMeVQ19. 15 .931)99913.16007825. 1 ()00307.14002603. 4(3 3阈能阈能 能使核反应得以实现的入射粒子的所必须具有的最小动能，即只有能使核反应得以实现的入射粒子的所必须具有的最小动能，即只有当时反应才能发生。当时反应

33、才能发生。阈EEaTiTiTTMMAAEQQMA阈4 4核反应的类型核反应的类型 按入射粒子的类型分：按入射粒子的类型分：( ( 粒子、质子、中子、氘核、光子粒子、质子、中子、氘核、光子) )引起的核反应。引起的核反应。 按 入 射 粒 子 的 能 量 分 ： 低 能按 入 射 粒 子 的 能 量 分 ： 低 能 ( )( ) 、 中 能、 中 能( )( )、高能、高能( )( )核反应。核反应。MeVEa100GeVMeVEa1100GeVEa1按靶核质量分：轻核按靶核质量分：轻核(A25)(A25)、中等核、中等核(25A80)(25A80)(A80)核反应。核反应。裂变与聚变：原子能的

34、利用裂变与聚变：原子能的利用 原子核裂变是一个重原子核分裂成两个质量相差不远的碎原子核裂变是一个重原子核分裂成两个质量相差不远的碎块的现象。块的现象。 一、裂变的发现一、裂变的发现nSrXenU1095381395410235922LaBaCsXe13957139561395513954ZyYSr954095399538nKrBanU1089361445610235922A=236，EB=7.6MeV；A=118，EB=8.5MeV一个铀核：一个铀核： MeVMeVMeVE2106 . 72365 . 81182一克铀一克铀： MeVMeVE2323总1038. 521010022. 6235

35、1卡1006. 21061. 81010J这相当于这相当于2.5t2.5t煤完全燃烧时放出的能量。煤完全燃烧时放出的能量。 二、裂变机制二、裂变机制液滴模型液滴模型 在裂变前，原子核处于能量最低的基态，呈球形。核在裂变前，原子核处于能量最低的基态，呈球形。核内的质子、中子在不停地运动。核子之间有核力，质子内的质子、中子在不停地运动。核子之间有核力，质子之间有库仑斥力。之间有库仑斥力。 当中子轰击重核时，重核吸收中子形成复合核，能量当中子轰击重核时，重核吸收中子形成复合核，能量增加，核子振荡加剧，由球形变成椭球形。这时核内各增加，核子振荡加剧，由球形变成椭球形。这时核内各核子间距离增加核力减小，

36、而库仑斥力则使原子核进一核子间距离增加核力减小，而库仑斥力则使原子核进一步增大，形成哑铃状。步增大，形成哑铃状。 当哑铃形的两端之间的库仑斥力大于中间收缩部分当哑铃形的两端之间的库仑斥力大于中间收缩部分核子间总的核力时，形变不能恢复，原子核分裂成两核子间总的核力时，形变不能恢复，原子核分裂成两块，放出中子，同时释放能量。块，放出中子，同时释放能量。三、链式反应三、链式反应实现核裂变的链式反应条件1.1.中子产额和慢化中子产额和慢化减速剂减速剂- -重水和石墨重水和石墨2.临界体积倍增系数：倍增系数： 10NNK方法方法1 1是浓缩天然铀中是浓缩天然铀中 的比例。的比例。 U23592方法方法2 2是加大铀堆的体积至是加大铀堆的体积至临界体积临界体积，增加中子数。，增加中子数。四四. .原子