管理类《核反应堆物理》第1部分(反应堆的核物理基础)

第1部分反应堆的核物理基础核电厂管理类员工核电基础理论培训——《核反应堆物理》主要内容1.1物质的组成1.2原子核的衰变1.3结合能与原子核的稳定性1.4中子与原子核的相互作用1.5核截面和核反应率1.6核反应的共振现象1.7核裂变反应1.1物质的组成物质的组成宇宙中任何物质都是由多种元素的原子组成的。原子是保持物质化学性质的最小粒子。原子不是物质组成的最基本的单位，原子并不是不可再分的最小微粒。原子核的组成原子由原子核和核周围的电子组成。原子核带正电，电子带负电，原子是电中性的。原子核是由质子p和中子n组成的，质子带一个单位的正电荷，中子不带电。原子核的组成实验证实，原子全部质量几乎都集中在原子核中。1960年，国际物理学会议规定，1个原子质量单位(u)定义为中性的12C原子质量的1/12。1u＝(1.6605655±0.0000086)×10-27kg。以kg为单位的Mp=1.672648×10-27kg，Mn=1.674954×10-27kg。由此可见，中子稍重于质子。电子的质量Me＝0.000549u。元素质子数相同的原子统称为元素，原子核中质子数称为原子序数。约定：A-核子数，N-中子数，Z-质子数，则：A=N+Z，A、N和Z都为正整数。Z称原子序数，即在元素周期表中的位置，也即原子核内的质子数，正电荷数。A：核子数（中子数＋质子数），原子的质量数。132质量数质子数中子数=质量数-质子数核子元素周期表同位素含相同质子数和不同质量数的原子核的元素。多数元素都有几种同位素，同位素的化学性质基本相同，核物理特性不同。例如：235U和238U：热中子轰击235U，原子核分裂成两个碎片；而238U不能产生裂变反应，它俘获中子后生成239U，经过两次β-衰变而转化为239Pu；235U和238U具有不同的核特性，但化学性质却很相似。天然铀的同位素成份质量数丰度,%同位素质量铀2340.0055234.0410铀2350.720235.0439铀23899.274238.0508核素核素指具有特定原子序数（即质子数）、质量数（即核子数）和核能态，而且其平均寿命长到足以被观察到的一类原子。核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同，就是不同的核素。例如：两种核素，A同，Z、N不同。两种核素，N同，A、Z不同。两种核素，Z同，A、N不同。核素图及β稳定曲线核素图β稳定曲线核力在原子核中，质子和质子之间存在着静电斥力，核子（质子和中子的总称）之间还存在着一种引力，称之为“核力”。核力具有以下特性：1）核力的近程性

核子间只有在极短距离时才有核力的作用，其作用距离为飞米（fm）（10-15m）数量级；核子间距离在0.8～2.0fm范围内，核力呈现较强的吸引力；核子间距离小于0.4fm时，核力表现为斥力；当核子间距离超过4～5fm时，核力急剧减小为零。核力2）核力的饱和性原子核中每个核子只与它邻近的有限数目的几个核子发生相互作用，而不与核内所有的其它核子都发生相互作用。3）核力与电荷无关性质子-质子、中子-中子和质子-中子的核力大致相等，与电荷无关。

4）核力是强作用力事实表明，核力约比库仑力大两个数量级。1.2原子核的衰变核素的不稳定性能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素，也称不稳定核素。放射性核素以一定的速率进行自发的变化。这里的不稳定，指这些核要进行自发衰变，放出β±、、γ射线或中子。不稳定的核放出一个特征粒子转化为不同的核，新核可以是(或不是)放射性的。从钋(原子序数84)开始的高原子量元素，例如88Ra、90Th和92U，则全部由不稳定的放射性核素所组成，这部分核素也称为天然放射性核素。人工制造出来的元素，则都是不稳定的，这部分核素也称为人工放射性核素。

、、射线特点分别叫做、、射线：射线是氦核,带正电荷,贯穿本领小；射线是高速电子流,带负电,贯穿本领较大；射线是波长很短的电磁波,贯穿本领大。早期科学家研究放射性现象发现，射线有三种成份：一种在磁场中偏转，与带正电荷离子流相同；一种在磁场中偏转，与带负电荷离子流相同；一种在磁场中不偏转。放射性原子核自发地发射各种射线的现象，称为放射性。放射性现象与核外电子状态的改变关系很小。放射性现象与原子核的衰变密切相关。原子核的衰变：在没有外界影响的情况下，原子核自发地发射粒子并发生改变的现象。

、、射线特点、、射线的贯穿能力衰变类型衰变：不稳定核发射粒子而发生的变化。

放射性核素一般为重核，质量数>140

衰变放出的粒子能量在4～9MeV范围

衰变半衰期范围很宽，10-7s～1015a衰变基本特点：BeforeParentA