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1、二. 原子核的结合能,来源“核子”(质子和中子的通称) 之间的 强吸引力超过了质子的静电排斥力; 核子组成核时会产生能量(质量)的变化,服从爱因斯坦的质能相当关系: (c 3108米/秒;1kg相当于9 1016焦),MH是氢原子质量,Mn是中子质量, M(Z,A)是相应中性原子的质量。 取为原子质量单位: 1u=1.6610-24克9.3102MeV 结合能 B=B(Z,A)=DMc2 比结合能 B/A 是每个核子分摊到的结合能,通常用 MeV/核子 作单位: 1MeV=1.6 10-13焦,原子比结合能曲线,可见当铀或钚裂变为中等质量核时,每个原子质量约可放出1MeV的能量(裂变能);当氘
2、、氚或氦3聚合成氦4时,每个原子质量单位约可放出5MeV的能量(聚变能)。,三. 原子核反应,1 放射性同位素的衰变是随机自发的单体核反应。常见的有a,b,g三种: 三种粒子在电场中的偏转,a衰变: 或记为: 如,b衰变:又分为b-, b+及电子俘获三种: b-: 如: b+: 如: 电子俘获(EC): 如:,b-衰变,b+衰变,g衰变: 表示 的“激发态” 如:,半衰期:某种放射性同位素衰变掉一半所需的时间,叫做该同位素的半衰期T1/2。,2 几个著名的核反应 第一次人工核反应(卢瑟福1919) 第一次引起人工放射性的核反应(居里夫妇1934) 导致中子发现的核反应(查德威克1932) (
3、),253秒,第一次由中子引起的核反应(费米1934) 发现 律,1938年获诺贝尔奖。 首次产生超铀元素(麦克米伦和艾贝尔森,1939) (镎) (钚),3 裂变反应: 费米1934年为了想人工制造超铀元素,将中子射进铀原子核,结果测到4种能量不同的b粒子,无法解释。 迈特勒、哈恩和斯特拉斯曼用放射化学方法确认中子轰击铀的产物中有钡、镧的同位素,迈特勒和弗里希提出“裂变”解释(1938-1939): 哈恩单独获1944年诺贝尔化学奖(核能和化学能的比较)。,原子核裂变(放出23个中子和 200MeV 能量),历史的教训(裂变的发现走过了4年曲折的道路):费米、诺达克、迈特勒等人的功过。 裂变的链式反应 裂变碎片及放射性同位素 裂变能的释放: (核能和化学能) 1kg 235U裂变能2700吨煤燃烧能,裂变链式反应,4 聚变反应: 提供太阳能的聚变反应(1938年贝特循环): 2+ 2+ ,总的效果是:
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