放射性与原子弹

关于放射性与原子弹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第2页,共43页，2024年2月25日，星期天一、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

α粒子轰击铍中子（未认出）第3页,共43页，2024年2月25日，星期天1931约里奥·居里夫妇未知射线+石蜡质子（以为未知射线是γ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）第4页,共43页，2024年2月25日，星期天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）第5页,共43页，2024年2月25日，星期天二、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)第6页,共43页，2024年2月25日，星期天第7页,共43页，2024年2月25日，星期天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)第8页,共43页，2024年2月25日，星期天第9页,共43页，2024年2月25日，星期天1939迈特纳、弗里希认为是裂变液滴模型第10页,共43页，2024年2月25日，星期天1947钱三强、何泽慧发现核的三分裂与四分裂第11页,共43页，2024年2月25日，星期天2、链式反应

约里奥·居里

费米西纳德重核：中子数>>质子数轻核：中子数质子数第12页,共43页，2024年2月25日，星期天第13页,共43页，2024年2月25日，星期天约里奥

1944法国科学院院长1946法国原子能委员会主席第14页,共43页，2024年2月25日，星期天原子核的结合能Z质子数N中子数A原子量m原子核质量第15页,共43页，2024年2月25日，星期天核子的平均结合能第16页,共43页，2024年2月25日，星期天第17页,共43页，2024年2月25日，星期天裂变与聚变均可产生核能第18页,共43页，2024年2月25日，星期天核力的传播者——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

第19页,共43页，2024年2月25日，星期天三、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）第20页,共43页，2024年2月25日，星期天总设计师奥本海默临界质量的测量——斯洛廷费曼第21页,共43页，2024年2月25日，星期天路径积分量子化狄拉克费曼第22页,共43页，2024年2月25日，星期天第23页,共43页，2024年2月25日，星期天第24页,共43页，2024年2月25日，星期天原子弹试爆与使用1945年7月１6日，新墨西哥州第25页,共43页，2024年2月25日，星期天1945年8月6日广岛铀U235枪法Littleboy第26页,共43页，2024年2月25日，星期天1945年8月９日长崎钚Pu239

内爆法第27页,共43页，2024年2月25日，星期天氢弹的研制泰勒第28页,共43页，2024年2月25日，星期天聚变原理：太阳能：氢弹：上亿度高温和高压D:氘T：氚第29页,共43页，2024年2月25日，星期天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……第30页,共43页，2024年2月25日，星期天第31页,共43页，2024年2月25日，星期天四、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分芝加哥大学第32页,共43页，2024年2月25日，星期天第33页,共43页，2024年2月25日，星期天“那个航海家已经登上了新大陆”“当地居民呢？”“十分友好”第34页,共43页，2024年2月25日，星期天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，体积庞大第35页,共43页，2024年2月25日，星期天第36页,共43页，2024年2月25日，星期天慢化剂：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Ｕ238为主；U2350.73%第37页,共43页，2024年2月25日，星期天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….

第38页,共43页，2024年2月25日，星期天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。

第39页,共43页，2024年2月25日，星期天困难：

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第40页,共43页，2024年2月25日，星期天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：激光点火第41页,共43页，2024年2月25日，星期天参考书：《物理