核科学百年讲座第四讲核能与核电

核科学百年讲座

第四讲　核能与核电

刘　军许甫荣郑春开

(北京大学物理学院技术物理系　北京　100871)

摘　要文章主要介绍了核能的发展历史、物理机制、主要优点以及核电形式核能的利用.核电的主要优点以耐用、清洁、经济、安全为特点.文章还介绍了世界核能利用的历程、现状以及核能在我国的发展和利用.关键词核裂变,核聚变,核能,核电

Nuclear science in the 20th century ———nuclear energy and its applications

L IU J un XU Fu 2Rong ZHEN G Chun 2K ai

(Depart ment of Technical Physics ,School of Physics ,Peking U niversity ,Beijing 100871,China )

Abstract Nuclear fission and fusion can produce enormous energy.The applications of nuclear energy have been changing the world since its discovery in the beginning of the last century.We review the development of nuclear energy and its applications ,particularly nuclear power application.K ey w ords nuclear fission ,nuclear fusion ,nuclear energy ,nuclear power

3　国家自然科学基金(批准号:10075070)资助项目

2002-11-19收到初稿,2003-01-14修回

　通讯联系人.E 2mail :frxu @https://www.360docs.net/doc/a716539314.html,

人类的一切活动都离不开能源,能源是发展工

业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要基础.1939年原子核裂变的发现,开辟了核能利用的新时代.核能首先用于军事上,随后转向和平利用,核能发电作为一种新的能源迅速崛起和发展,显示了越来越重要的地位.核能具有独特的优越性,开发和利用新型的核能源是人类社会生存发展的必然趋势.我国核电事业刚刚起步,结合我国的实际情况,我国核电在21世纪将有更好的发展前景.

1　核能发现、产生和利用机理

核能的利用是核科学对人类社会的最重要贡献

之一,核能的发现凝聚了众多科学家的智慧和汗水.1932年,英国物理学家查德威克发现了中子,为人类提供了打开核能利用大门的一把钥匙.1939年,费米利用中子轰击铀发现反应能产生中等重量的元素.居里夫人的女儿伊伦?居里进行了类似的研究,但得到了不同的反应产物.德国科学家哈恩重复他们的实验,证实中子轰击铀能产生重量为铀一半的元素,并确定它是钡,他的进一步工作证实了伊伦?居里实验的产物是镧.接着,流亡瑞典的奥地利女科学家迈特纳提出了铀核裂变的概念,并指出裂变能放出能量.为了能持续地放出核能,匈牙利物理学家西拉德最先考虑了链式反应发生的可能性.1939年约里奥?居里夫妇等人,通过实验发现一个铀核(U -235)裂变会释放出2—3个中子,用实验证实了链式反应的可能性.1941年12月到1942年12月,费米领导一批物理学家在芝加哥大学斯塔克运动场的西看台下,成功地建造了世界上第一座原子核反应堆,发出了200W 的电,解决了受控自持链式反应的众多技术问题,这标志着核能和平利用时代的到来[1].

用中子轰击铀核,铀核结合一个中子之后就变成了一个所谓的复合核,复合核内有过剩的内能,使核处于激发态,是不稳定的,这部分激发能有可能通过γ射线释放出来,也有可能使得复合核的形状发生变化,变成椭球形甚至哑铃形.原子核带正电,哑

893?物理

铃状时的库仑排斥力大于吸引力,使得哑铃状继续畸变而最后分为两个碎片,同时还放出2—3个中子.哑铃状不一定是两头对称的(一般都是不对称的),形状可以各式各样,一次分裂后的两个碎片有各种各样的组合,其质量数在75—160之间.较轻的核素和很重的核素平均结合能较小,而中等质量的核素的平均结合能较大.中子与铀-235发生裂变反应后,得到了中等质量的原子核,所以裂变会有能量的释放,释放出来的能量就是裂变能.较轻的核之间(如氘核与氚核)发生反应生成较重的核也要放出能量,这就是聚变能.按照每一个反应核核子平均来计算,轻核聚变释放的能量要比重核裂变释放的能量还高.一个铀-235裂变大约有200MeV的能量放出,按照这个放能水平,每公斤铀-235裂变所释放的能量相当于燃烧2700吨的优质煤释放的能量[1].对于聚变,主要的聚变原料氘在海水中大量存在,每一升海水所含的氘如果完全聚变,所释放的能量相当于燃烧300升汽油释放的热量[1].可见,核能是具有很大威力的.

核能要真正被利用,必须使得核裂变或聚变反应连续、可控地进行.要使得裂变连续地进行下去,每个中子与铀核反应生成的2—3个中子就要能够引发至少另外一个铀核发生裂变,产生裂变链式反应.在上一讲《核能与核武器》中,我们已经介绍了这种链式反应的物理机制,这里不作重复.反应堆使用的铀燃料经过浓缩,使铀-235的含量由天然的0. 7%提高到3%左右,增加了中子与铀-235反应的几率.有关铀燃料的生产过程,也已在《核能与核武器》中详细介绍.根据中子能量的大小,可以将中子分为三类:能量在0.5eV以下的,称为热中子,又叫慢中子;能量在0.5eV—0.1MeV之间的叫中能中子;能量超过0.1MeV的中子叫快中子.实验证明,能量为0.025eV的中子最容易引发铀-235裂变[2].但是,铀裂变释放出来的中子能量都很高,为1—2MeV.反应堆使用普通水、重水或者是石墨来慢化中子,这些物质叫做慢化剂.反应堆使用一些吸收热中子很强的材料,做成柱形棒,依靠插入反应堆堆芯原料深浅来控制裂变反应的剧烈程度,实现核裂变可控进行,这些棒就叫控制棒.

裂变能主要表现为裂变碎片的动能,它们占去了整个裂变能的80%[1],裂变碎片与其他物质相撞,将动能转化为热能,再被反应堆的冷却剂材料吸收,通过循环系统就可以引出,再转化利用.我们以压水堆核电站为例,简单介绍一下核电站的发电原理.参见图1,与反应堆相连有一个压强约为140atm (1atm=1.01325×105Pa)的高压水循环系统,核裂变反应加热高压水达到350℃左右的温度.引出这些高压高温水,流经一个蒸汽产生器并与那里的水发生热交换(不交换水),使产热器内的水加热汽化.产生的蒸汽通过汽轮机,带动发电机组而发电.同时,从汽轮机里放出的蒸汽,在冷凝器内冷凝,再通过水泵,循环送回蒸汽发生器,再次加热循环.这样反应堆通过核裂变和以上过程,源源不断地产生电力.根据慢化剂和冷却剂的不同,反应堆可以分为很多种类,如:轻水堆、重水堆、有机堆、气冷堆、液态金属冷却堆等.通常轻水堆又可以分为沸水堆和压水堆.压水堆是现在核能发电中最普遍的堆型,技术成熟、

安全.

图1　压水堆核电站示意图

2　核能的优点

能源的种类很多,从产生的方式可以分为一次能源和二次能源.在自然界中存在没有经过加工转换而直接开采利用的能量资源就是一次能源,煤、石油、天然气、水能和核燃料都属于一次能源.核能与其他的一次能源相比,具有独特的优点.

2.1　核能耐用

人类长期使用的化石燃料是有限的,它们是不可再生的资源.人们根据已探明的这些不可再生资源的蕴藏量及其可利用的年限估计,石油、天然气在21世纪中叶或稍后即将枯竭.这种情况势必给人类能源供应带来极大压力,为此人们一直在积极寻找能够替代它们的能源资源.铀矿还可以开采一百多年,所以核能可以替代石油、天然气而解决21世纪面临的能源问题.煤很快也会被消耗完,人类不可能长期依靠煤炭资源来提供能量.现在的核能利用还

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只是使用占天然铀0.7%的铀-235,而占99.3%的铀-238没有得到利用.铀-238很容易吸收快中子而再生为新的核燃料钚-239.利用钚-239可以制造不需要慢化剂而直接利用快中子维持链式裂变反应的反应堆,即快中子反应堆.钚-239吸收一个快中子可以平均产生2.45个快中子,假如扣除一个快中子与另外的钚-239反应,剩下的1.45个快中子能与铀-238反应生成新的钚-239,那么就可以实现钚-239的增殖,这就是快中子增殖反应堆.这样,铀矿资源的利用率就可以提高到60%—70%.按照这样的利用水平,现存铀矿资源还可以使用2000多年[1].如果受控的热核聚变实现,那么核能就能为人类的生存发展提供长期稳定的能源.

2.2　核能清洁

1992年召开的联合国环境与发展会议通过了以可持续发展为核心的《里约热内卢宣言》和《21世纪议程》等文件,第一次正式提出了可持续发展的思想,能源与环境的协调发展就是其中的重要要求[3].然而,现在的化石能源却是环境污染的主要根源,环境和能源发展极不协调.现在全球面临的主要环境问题有:CO2大量排放引发的温室效应;SO2增加引起的酸雨;NO2增加破坏臭氧层等.这些主要是由于大量燃烧化石燃料造成的.因此,从人类的生存发展考虑,我们应当积极地改善能源结构,减少化石燃料的使用,开发不产生以上主要污染物的新能源.

核能来源于原子核的分裂或聚合,不像化石燃料产生与氧结合的污染物.现在核能的应用主要是裂变形式的核能,它只产生极少量的辐射,在正常操作运转下,这些辐射对环境的影响很小.国际辐射防护委员会ICPR(International Commission on Radio2 logical Protection)1993年统计,人体所受的辐射76%来自宇宙射线,周围环境中的放射性物质辐射占20%,医疗辐射占4%,而核电辐射不到1%.国际原子能机构安全部的对比统计表明:每年一座100万千瓦以煤或石油发电的电厂,在城市居民中引起死亡的人数和生病的人数可以分别达到3—30人和2000—20000人,而一个发电量相仿的核电厂在正常运作下引起死亡和生病人数不超过1人.聚变核能是一种最理想的能源,它的主要原料是海洋中大量存在的氘,产物也是很干净的轻元素.从对环境的影响来看,一贯被认为清洁能源的水电,在利用中的问题也暴露出来,它改变了水文,淹没土地,改变了原有的生态平衡,并且其引起的后果很难恢复.核能是一种清洁的能源,增加核能的利用将为解决现在全球面临的环境问题实现人类的可持续发展做出贡献.

2.3　核能经济

核能是高密度能源,从单位体积原料中得到的能量很大.核电站是一种高能量、低消耗的电站.我们比较一下3000MW发电能力核电站和燃煤电站的每天运行情况.如果铀-235每次衰变产生

190MeV(实际超过此值)的能量,经过计算,需要

铀-235大约3300g,而需要热值为6550千卡的优质煤9600吨.如果用50节车厢,每节车厢100吨运载量的火车运送这些煤,每天需要2辆专车负责运送.可见,核电站的运输成本很低,原料费用很少,对于缺乏煤、石油、天然气和水力资源的地区,核电应该具有无可替代的优势.

电站的经济指标以每度电的成本来计算.以燃烧煤或石油为原料的电站每度电的发电成本,其基本费用与运行费用的比约为1:2,而核电站的发电成本差不多反过来.基本费用主要来自建造费用.核电站技术要求高、安全要求指标高,所以目前基本费用较高.但是,从长远看,随着技术水平的提高,核电设备的改进,核电规模扩大,核电的费用会逐步降低.而煤、油电站随着环境要求的提高,需要增加环境保护设备来减少煤电释放物的污染,其成本会逐渐增加.现在,一些国家和地区(法国、日本和美国东部)的核电成本已经低于煤、油发电的成本.其中法国最明显,达到了1:4的水平[1].另外,水电的开发面临着居民迁移与安顿的巨大费用,严重影响了它的经济性.相比来说核电是一种运行起来非常经济的能源.

2.4　核能安全

核反应堆一般用的是浓度约为3%的低浓缩铀,而且它的全部设计是为了实现裂变反应并使其能有控制地连续进行,与核弹的高浓缩原料、非受控目的绝然不同.因此,核电站绝对不会发生像核弹那样的爆炸.当反应堆的功率过高时,反应堆可以通过可靠的安全控制系统迅速实现停机.反应堆还有冷却系统,以保证在正常工作或者是发生事故时将燃料的热量带走,避免燃料元件烧毁.所以,正常操作和运转下的核电站是很安全的.核电安全问题最重要的是避免和防止放射性物质泄漏对环境造成的危害.核电站本身就有四道天然的屏障(见图1):第一道屏障是抗辐射的固体芯块,它可以将绝大部分的裂变产物包容;第二道屏障是密封的燃料包壳,核燃料芯块和放射性的裂变产物都被密封在锆合金包壳

物理

内;第三道屏障就是坚固的压力容器,整个堆芯密封在20多厘米厚的钢制压力容器内,可以挡住万一泄漏的放射性物质;第四道屏障是安全壳,它高六七十米,壁是厚1m的钢筋混凝土物质,内表面还有6mm 的钢衬里.核电事故的发生主要是人为造成的,不是技术上的问题.随着核电技术的发展,操作运行核电站会更加的简便,核电的安全水平会越来越高.

3　核能利用的历程和现状

核能的利用首先是在核弹上实现的.第二次世界大战的爆发,使得原子核裂变这一核科学的新成就用于军事,制造了原子弹.1945年8月,美国在日本的广岛、长崎投下了两颗原子弹,造成了很大的人员伤亡,这是一种灾难.由此,人们往往把核能和灾难、恐怖联系在一起,蒙上核恐怖的阴影.

1951年12月,美国利用它的“增殖一号”快堆产生的高温蒸汽,带动发电机发出200kW的电,人类第一次利用核能发出了电[1].1954年,前苏联建成了世界第一座核电站.反应堆技术不断改进,核电技术逐渐成熟,核能事业得到了蓬勃的发展.20世纪60年代初到70年代初是核电发展的黄金时期. 1979年美国宾州三英里岛事故和1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故使得人们更加冷静地对待核能.世界各国更加重视核电的安全,在核电安全上投入了大量的资金,使核电的安全性得到了进一步保证,促进核能利用事业进一步向前发展.比如,1989年德国和法国联合推出“欧洲压水反应堆计划”,将过去2个冷却系统提高到4个,外部保护设备也大大加强.

核电作为一种新兴的能源,正在向前发展.在过去的五十年中,核电在世界能源消费中的比重上升最快.另外,据世界银行统计,到1996年底,全世界有32个国家共拥有核电站443座,总消费比重已经占到世界总用电量的17%.1999年,全世界年核发电量为23946亿度,约占全部所需电能的1/4[1].现在正在建设中的核电站有30座,装机容量为21642MW.可见,核电已经并正在向前发展.

为了核能更加安全、清洁、高效地造福人类,人们做出了很多的努力.世界上第一座沸水反应堆前不久在日本的柏崎核电站投入商业运行.它把反应堆安全方便性能提高到了新的水平.法国的120万kW大型商业验证快堆和美国、日本等示范快堆都投入运行.1998年我国的实验快堆已开始了建造,快中子增殖反应堆在2010年也即将投入建造[1].这将大幅度提高铀的使用率,极大地延长铀矿资源的使用年限.许多国家积极发展小核电,以减少核电建设的前期投资,促使核电更大范围地利用.同时,人们在托卡马克装置上的热核聚变研究也取得了巨大进展.1991年,欧共体的欧洲联合环(J ET)第一次实现了氘-氚聚变反应;1997年,它又创造了核聚变输出功率12.9MW的新纪录,随后又提高到1611MW[1],越来越接近点火条件.尽管聚变能的利用还在不断探索之中,还会遇到很多的困难,但是,聚变能的和平利用有一天终将到来,它将成为最理想的能源造福人类,解决人类自古以来存在的能源问题.

4　核能在我国的发展和利用

我国的核能事业起步于20世纪50年代,首先也是应用于军事上.1964年10月16日,我国第一颗原子弹装置爆炸成功,标志着我国核工业初步建立.我国的核工业从主要为军用服务迅速发展起来.然而,对比其他国家的核能从军用到民用的过程,我国民用起步很晚.美国以及前苏联,核电站的运行是在20世纪50年代中期;英国和法国是在20世纪60年代;我国直到1991年12月浙江秦山核电站并网发电,才有了自己的第一座核电站,比上述国家慢了27—37年.所以,相对来说我国核电事业起步很晚.

我国核能利用与许多国家存在较大的差距.我国核能利用总量很少,远远低于美国、法国、日本等发达国家,核能消耗量占整个一次能源消耗的比重也远远低于法国、日本,甚至低于发展中国家印度.法国核电在电力中的比重已经超过75%.

与东亚相邻国家、地区相比,我国大陆地区的核电所占总用电量的比例远远低于日本和韩国以及台湾地区,1995年日本和韩国的核电比例分别是30%和36. 2%,台湾地区是31%,而我国大陆只有1.29%.

我国现在运行中的核电站有浙江秦山Ⅰ-300MW,秦山Ⅱ-2×900MW,广东大亚湾-2×900MW,发电量不到总发电量的1%;正在建设中的有秦山-Ⅲ-2×700MW,广东岭奥-2×900MW,江苏连云港-2×1000MW,等到2005年全部投入运行,发电量还不到预期发电总量的2%.所以,核能利用和核电事业在我国还有很大的发展空间.

目前,我国能源消费结构依然是以煤为主,全国年消耗煤的量已超过13亿吨,核电的比重虽然有所

　32卷(2003年)6期

上升,但所占比例很低,处于百分之零点几的水平[4].这样的能源结构很不合理.我国煤燃烧效率低,所以煤燃烧污染相当严重.目前我国二氧化碳排放量仅次于美国,每年排放3000多兆吨,占世界总排放量的13%以上[3].环境污染造成了极大的经济损失,据世界银行报道,我国城市空气污染对人体健康和生产力造成的损失每年超过200亿美元,酸雨造成的农作物收成减少,损失每年超过50亿美元[3].

同时,我国的能源资源地区分布不均衡,与经济发展需求不适应.我国煤炭主要集中在华北地区,水能主要集中在西南地区,油气资源主要集中在西北地区,而经济发达、人口集中、能源需求量高的沿海地区缺乏常规能源.运输传送费用会造成能源使用成本的极大提高,因此,利用煤、油、气资源来满足经济发达地区的能源需求是不经济的.虽然我国水能资源丰富,理论蕴含量居世界第一,但是由于水能资源分布不平衡,输电设施所需投资巨大,加上地质条件很复杂,真正能积极开发的水能资源不到总资源的一半.据估计,到2050年,我国能源需求将达到50亿吨标准煤,而到时可经济开发的水能资源全部用完也不到2亿吨标准煤[3],因此,水能不可能成为我国的主要能源.所以,从环境保护和经济性角度考虑,核能的开发利用是很合理的选择.

我国铀矿资源丰富,且核工业近四十年来的发展使我国的核能发展技术较为成熟.秦山-Ⅰ-300MW核电站是我国自行设计和建造的,它的安全运行(辐射影响完全符合ICRP的要求),为我国核电事业的发展打下了基础.长期的科学研究为我国培养了一批优秀的核技术人才,我国开始向巴基斯坦出口30万千瓦的核电站,成为了世界上第七个能够出口核电站的国家.我国在“八六三”计划的27项重大项目中,核能利用方面就有:10MW高温气冷实验堆、快中子实验堆(中国实验快堆)两个前沿项目,并且已经在高温气冷堆的核心技术———燃料元件上取得了成功.这表明,我国具备了一定的技术和研究开发能力.所以,在我国发展核能已具备成熟的条件.核电作为一种现代能源,有着非常好的应用发展前景.

致　谢　感谢中国科学院上海原子核研究所沈文庆院士、中国原子能科学研究院张焕乔院士的支持和所提的宝贵建议、意见.

参考文献

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ence Press,1984(in Chinese)]

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[4]国家统计局.98′中国环境统计.中国统计出版社,1999[98’

Statistics of China Environment.Beijing:Chinese National

Statistics Bureau,1999(in Chinese)]

?物理新闻与动态?

纳米技术强势因子的国际排行榜

最近,来自澳大利亚Murdoch大学的技术政策专家Marinova等,在学术期刊上撰文,发表了他们依据专利统计作出的关于纳米技术国际竞争力排行榜的研究结果.他们研究的对象是在美国持有纳米技术专利最多的12个国家和地区(不包括美国).综合四项指标的量化评估(见下文),最终的竞争力排名前三位的依次是:法国、日本和加拿大.

第一项评估指标是纳米技术专业化(technology special2 ization,T S)的地方比较优势,它等于:某国居民的纳米技术发明专利数在该国所有技术发明专利中的比重与12个国家和地区平均水平之比.T S指标高,意味着:相对于其他技术,纳米技术是这个国家的强项.T S指标位于前三名的国家是:法国、澳大利亚和英国.

第二项指标是纳米技术的专利份额(patent share,P S)的全球比较优势,它等于:某国居民的纳米技术专利数与12个国家和地区纳米技术总专利数之比.P S指标位于前三名的国家是:日本、法国和德国.

第三项指标是针对一项专利在后来的其他专利文件中的被引用率(citation rate,C R),它测度知识的创新.C R指标位于前三名的是:加拿大、瑞士和荷兰.

第四项指标是纳米技术专利的转让率(rate of assigned patents,RAP),它测度专利通过向个人或公司转让,被用于市场开发的程度.RAP指标位于前三名的是:日本、中国台湾地区和法国.

美国经济具有规模大和技术先进的特点,因此对创新型企业家特别有吸引力.在美国,所有的专利中有大约50%被授予外国人.以上统计结果的得出正是基于1975—2000年期间的美国专利数据.

(中国科学院理化技术研究所　戴　闻　编译自Nanatechnology,2003,14:R1)?

物理

高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能

第3节核反应和核能知识点1 原子核的组成放射性及放射性同位素 1．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系 ①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数． (3)X 元素的原子核的符号为A Z X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象 (1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． (2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素． (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护 (1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核． (2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． (3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害．知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变 (1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类： α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋4 2He β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0 －1e γ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射． (3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：238 92U→234 90Th ＋4 2He ； ②β衰变：234 90Th→234 91Pa ＋0 －1e.

核科学百年讲座第六讲核科学技术在医学中的应用

核科学百年讲座第六讲　核科学技术在医学中的应用 3 刘　军许甫荣郑春开 (北京大学物理学院　北京　100871) 摘　要文章介绍了核医学的发展历史及其在医学中的重大应用,介绍了核医学诊断、治疗的原理、特点以及核医学的几个重要分支学科.通过介绍,展示了核科学技术在人类医疗事业中的重大作用.关键词核技术,核医学,发展,应用 Nuclear science in the 20th century ———application of nuclear technology in medical science LIU Jun X U Fu 2R ong ZHE NG Chun 2K ai (School o f Physics ,P eking Univer sity ,Beijing 100871,China ) Abstract Nuclear technology has been success fully applied to the medical and biological sciences ,giving birth to a new subject ,nuclear medicine.This field in cludes radiodiagnosis and radiotherapy which play very im portant roles in m odern medicine.W e present a short overview of the development and application of nuclear medicine ,including its development in China. K ey w ords nuclear technology ,nuclear medicine ,development ,application 3　国家自然科学基金(批准号:10075070)资助项目 2002-11-19收到初稿,2003-01-14修回　通讯联系人.E 2mail :frxu @https://www.360docs.net/doc/a716539314.html, 人类自发现X 射线和放射性,建立核科学以来,已经走过了一百多年的历史.核技术与医学和生物学结合,产生了放射诊断学、放射治疗学等新型学科.放射诊断学是一门利用X 射线诊断疾病的学科.放射治疗学则是利用核射线(如X 射线、 γ射线、中子、质子和重离子束流)在体外对疾病进行辐射治疗的学科.核医学是一门利用开放型的放射性核素诊断和治疗疾病的学科,它的主要内容是核技术在临床诊断、治疗及医学研究中的应用.核医学的发展不仅提供了灵敏、特异和快捷的诊断分析手段,而且对于认识生命现象的本质,弄清楚疾病的病因和药物的作用原理都有重要作用.自20世纪30年代开创临床核医学以来,核医学已经得到了很大的发展.现在的核医学不但是一门独立的学科,而且产生了许多分支学科,其中肿瘤核医学、核心脏病学、神经核医学取得了很大的发展.核医学被认为是和平利用核事业中最活跃、应用最广泛和最重要内容之一. 1　核医学的发展 1895年,伦琴(R ?ntgen W C )发现了X 射线,由于X 射线具有良好的穿透性,人们立即领悟到它将在医学的潜在应用.X 射线用于诊断疾病产生了放射诊断学,同时它还被应用于治疗疾病,成为放射性治疗的重要方法.1896年,法国物理学家贝克勒尔(Becquerel H )发现了天然铀同位素的放射性,随后,居里夫妇发现“钋”和“镭”两种天然放射性核素.紧接着,贝克勒尔、居里夫妇(Curie M 和Curie P )、卢瑟福(Rutherford E )等一些科学家互相合作、交流,于1899年发现了α,β射线,1900年发现了γ射线,并且逐步获得了三种射线的不同特性[1].1911年,人们就产生了应用放射性同位素示踪,即利用放射性同

核能的利用及其利弊

核能利弊福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故后，日本政府已宣布疏散核电站周边20公里范围内的居民，并要求20公里至30公里范围内的居民留在室内避难。但随着核辐射危机的持续，该区域希望主动疏散避难的民众增多，生活必需品等物资补给也都比较困难，是否需要扩大疏散范围成为一个议题。中新社东京3月30日电东京电力公司最高管理层30日下午举行记者会，再次为核事故进行公开道歉。该公司董事长胜俣恒久首次明确表示，发生核泄漏事故的福岛第一核电站1~4号核反将被废弃。日本官房长官枝野幸男则暗示，该核电站另外两个反应堆也将成为废堆。日本政府还决定紧急叫停14座新增核电反应堆的计划，对其能源政策进行全面修正。截至目前，日本核电站已有2台机组起火、3台机组发生爆炸、3个反应堆堆芯出现融化，8台机组冷却系统出现故障，这是历史上首次发生群堆核电事故。上个世纪两次著名的核电事故——1979年美国三哩岛和1986年前苏联切尔诺贝利核电事故都仅是一个反应堆造成的。法国安全机构负责人安德鲁-克劳德·罗科斯塔称：福岛核电站事故比三哩岛事故更为严重，但不如切尔诺贝利事故影响大。随着事态影响的不断扩大，人们已经认识到即便拥有如此先进技术的日本，对核电事故的控制能力也无法做到“坚不可摧”。曾被视为“清洁高效”的核能被认为是日本解决能源贫乏问题的希望，但这个一度宣称要“核能立国”的国度，现在也不得不反思这个计划能否再坚持下去。而日本核电事故也正引发“蝴蝶效应”，民众对核电的恐慌正在全球蔓延。成为全球核电产业未来必须面对的最大挑战。日本大地震引发的核安全危机让日本核电产业的美梦濒临破灭。在安全和高效运行近30年后，灾难突然到来，让这个岛国最终没能逃脱核电魔咒。这个事故，人们开始对核能不得不重新审视，核能，到底是英雄还是混蛋呢？对于这个问题，我们得先对核能有些了解。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所有需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%－4%，其余皆为无法产生核分裂的铀238。举例而言，核电厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气，需要143万吨，相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。换算起来，刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。核能还具有以下一些优点： 1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。 wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();},

原子核、核反应练习题

原子核教学目标 1．通过人类认识原子核组成的过程复习，使学生明确认识依赖于实践；科学的认识源于科学家们的科学实验与研究探索．从而培养学生的科学态度与探索精神．学生应知道一些重要的物理事实：天然放射性的发现，质子、中子、放射性同位素的发现等，恰恰是明确原子核组成的实验基础． 2．掌握衰变及原子核人工转变的规律——质量数守恒、核电荷数守恒．学生应能根据实际写出正确的核反应方程．应用衰变规律分析解决相关问题，并明确半衰期的意义． 3．明确核力、结合能、平均结合能、质量亏损、爱因斯坦质能方程的意义，并掌握其应用——获得核能的途径（裂变、聚变）．教学重点、难点分析 1．放射性元素衰变时，通常会同时放出α、β和γ三种射线，即α、β衰变核反应同时放出γ射线（释放能量）．在某些特殊情况下，某些放射性元素只放出α或只放出β射线．但任何情况下都不会只放出γ射线，γ射线只能伴随α或β射线放出．发现放射性同位素的同时，发现正电子的核反应可称为放射性同位素的+β衰变，其核反应方程为放射性元素的半衰期只决定于原子核的性质，与元素所处物理、化对应质量关系

2．写四类核反应方程，即衰变、人工转变、裂变、聚变核反应时，要遵循三个守恒，即质量数、荷电核数、能量守恒．但要以核反应的事实为基础，不能仅根据质量数、荷电核数两个守恒而书写出事实上不存在的核反应．另外，核反应通常是不可逆的，方程中只能用“→”连接并指示反应方向，而不能用“=”连接． β衰变与+β衰变中，新原子核的荷电核数的变化，可理解为在原来的核中有： 3．△E=△mc2这一爱因斯坦质能关系式，是释放原子核能的重要理论依据．具体应用之计算核能时要注意单位的统一，△m单位是“kg”，△E单位是“J”；若△m单位是“U”，则△E的单位是“MeV”．此结论可在计算中直接应用． 4．裂变与聚变均是释放原子核能（结合能）的核反应，应理解为反应后均发生质量亏损，所以都释放出核能以γ光形式辐射；重核裂变、轻核聚变都是变成中等质量核，即都是由核子平均结合能小的核变成核子平均结合能大的核；又都是在一定条件下才能完成的核反应，即必须先吸收能量（有中子轰击或超高温存在），再释放能量；是由于生成新核的核子平均结合能大，所以反应吸收的能量小于核子平均结合能与核子数乘积（释放的能量）． 5．在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核与粒子的动能．此种情况可应用动量守恒与能量守恒计算核能．教学过程设计教师活动问：人类是怎样认识到微观原子核的组成的？再通过以下具体问题引导同学回答：学生活动同学们看书、讨论．

核反应、核能与裂变.doc

核反应、核能与裂变 --示例教学重点：核的人工转变和核能的计算教学难点：核能的计算教学示例: 、人工核转变 1、质子的发现卢瑟福 2、中子的发现查德威克二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 4、核能的计算例题1:已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损为 0.0040 X 10-27kg，则此过程中释放的能量为多少? 解：根据爱因斯坦的质能方程知 =ev =2.2 mev 例题2:静止的锂核在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个粒子，并释放4.8mev

的能量.（1）写出核反应方程式（2）计算反应过程中的质量亏损（2）根据爱因斯坦的质能方程知: 三、核裂变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫裂变. 四、铀核的裂变 1、裂变方程具有多样性 2、核能的释放举例计算铀核裂变过程释放的能量3、链式反应动画演示此过程五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆六、作业v/p

--示例教学重点：核的人工转变和核能的计算教学难点：核能的计算教学示例: 、人工核转变 1、质子的发现卢瑟福 2、中子的发现查德威克二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 4、核能的计算例题1:已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损为 0.0040 X 10-27kg，则此过程中释放的能量为多少? 解：根据爱因斯坦的质能方程知 =ev =2.2 mev 例题2:静止的锂核

在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个粒子，并释放4.8mev 的能量.（1）写出核反应方程式（2）计算反应过程中的质量亏损（2）根据爱因斯坦的质能方程知: 三、核裂变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫裂变. 四、铀核的裂变 1、裂变方程具有多样性 2、核能的释放举例计算铀核裂变过程释放的能量3、链式反应动画演示此过程五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆六、作业v/p

核科学与技术

核科学与技术一级学科硕士研究生培养方案（学科代码：0827 授予工学硕士学位）一、培养目标为适应我国社会主义建设事业的需要，培养德智体美全面发展的高层次专门技术人才，本学科攻读硕士学位研究生（以下简称硕士生）要求做到以下几点: 1．坚持党的基本路线，认真学习、掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理，认真领会“三个代表”重要思想的精髓，拥护中国共产党的领导，热爱社会主义祖国，遵纪守法，品德良好，善于与人合作，积极为社会主义现代化建设事业服务。 2．在核科学与技术领域内掌握坚实的基础理论知识和系统的专门知识，熟悉所从事的研究领域中科学技术的发展动向。具有创新意识和独立从事科学研究的能力或独立承担专门技术工作的能力。要求较熟练地掌握一门外国语，能够应用该外国语阅读本专业的文献资料。 3．身心健康。二、学科研究方向核科学与技术是一门由基础科学、技术科学及工程科学组成的综合性很强的尖端学科。本学科主要研究核能科学与工程、核燃料循环与材料、核技术及应用、辐射防护及环境保护。本学科点下设的主要研究方向为： 1．核反应堆结构与设备。 2．核反应堆热工水力学 3．核反应堆物理与屏蔽 4．核电厂安全分析 5．核电厂控制与仪表 6．核反应堆材料 7．核技术及应用 8．辐射防护与环境工程三、培养方式及学习年限 1．硕士生的培养方式为导师负责制。课程学习和科学研究可以相互交叉。课程学习实行学分制，要求在申请答辩之前修满所要求的学分。 2．硕士生培养可采取全日制和非全日制两种培养方式。全日制硕士研究生的学习年限实行2至2.5年的弹性学制。非全日制硕士研究生的学习年限一般不超过4年。四、课程设置与学分硕士生的课程学习实行学分制，要求学位课不少于21学分,总学分应不少于31学分。具体要求如下： 1．学位课（不少于21学分），其中：公共课：7学分；基础理论课：不少于二门课程，4学分。学科基础课：按一级学科设置，不少于6学分。学科专业课：按一级或二级学科设置，不少于4学分。学位课程均为考试课程。除马克思主义理论课中的社会实践学分外，学位课必须采用课堂授课的方式进行；学位课应全部在课程学习阶段完成。 2. 必修课程与必修环节（5学分）（1）专题课程/seminar课程：1学分专题课程/seminar课程采用教师讲授与研究生研讨相结合的方法进行学习。结合

知识讲解核能、核能的利用

物理总复习：核能、核能的利用编稿：xx 审稿：xx 【考纲要求】 1、知道核力及结合能、质量亏损等概念 2、会配平和书写核反应方程式 3、知道核能获取的两种方式，了解核反应堆的主要组成部分，能进行简单的有关核能的计算问题【考点梳理】考点一、核能要点诠释： 1、核力核子间作用力。其特点为短程强引力：作用范围为2.0×10－15m，只在相邻的核子间发生作用。 2、核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。比结合能：结合能与核子数之比称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。不同原子核的比结合能是不一样的，由比结合能曲线可以看出：中等大小的核比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。 3、质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2说明物体的质量和能量之间存在着一定的关系，一个量的变化必然伴随着另一个量的变化。核子在结合成原子核时放出核能，因此，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小△m，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能△E＝△mc2；反之，由核能也可求出核反应过程的质量亏损。 4、△E＝△mc2是计算核能的常用方法。在具体应用中要注意单位制的统一及不同单位的换算。若质量单位取原子质量单位u，则：此结论亦可在计算中直接应用。另外，在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能。因而在此情况下可应用力学原理—动量守恒和能量守恒来计算核能。 5、质能方程的理解对于质量亏损，切忌不能认为这部分质量转化成了能量，质能方程的本质是：第一，质

核科学百年讲座第五讲辐射化学与辐射加工

讲　座核科学百年讲座第五讲　辐射化学与辐射加工 3 付　滔许甫荣郑春开 (北京大学物理学院　北京　100871) 摘　要介绍辐射化学和辐射加工的发展与应用,以及基本原理,侧重介绍辐射加工在高分子辐射交联改性、食品的辐照处理和医疗用品消毒等方面的应用.关键词辐射化学,辐射加工 Nuclear science in the 20th century ———radiation chemistry and radiation processing FU T ao X U Fu 2R ong ZHE NG Chun 2K ai (School o f Physics ,P eking Univer sity ,Beijing 100871,China ) Abstract The application of nuclear science and technology to chem istry has led to tw o im portant subjects ,radi 2ation chem istry and radiation processing ,which are playing im portant roles in many aspects of science and society.W e review the development and major applications of radiation chem istry and radiation processing ,including the basic physical and chem ical mechanisms inv olved. K ey w ords radiation chem istry ,radiation processing 3　国家自然科学基金(批准号:10075070)资助项目 2002-11-19收到初稿,2003-01-14修回　通讯联系人.E 2mail :frxu @https://www.360docs.net/doc/a716539314.html, 辐射化学(radiation chemistry )这个名称是由 Burton M 在1942年正式提出的,它是研究电离辐射与物质相互作用所产生的化学效应的化学分支学科.现在已知的辐射诱导化学变化主要有:辐射聚合、辐射合成、辐射分解、辐射降解等.辐射加工(ra 2diation processing ),就是利用放射性源(如60C o ,137 Cs ),或加速器产生的射线束(如γ射线、电子束、离子束),对物体进行加工处理.在此过程中,电离辐射和物质相互作用引起化学、物理和生物效应,使得物质的品性得到改善或者合成新的产品.辐射加工的应用范围十分广泛,目前主要涉及的领域有:辐射制备加工新材料、食品的保藏、医用器具的消毒处理以及工业三废的处理等. 1　辐射化学和辐射加工的发展 1895年,伦琴发现了X 射线.1896年,贝克勒尔观察到铀的放射性射线引起的照相底片乳胶的化学变化.紧接着玛丽亚?居里和丈夫皮埃尔?居里从沥青铀矿中发现了放射性元素镭和钋,为辐射化学的研究提供了最早的辐射源.后来,随着中子的发现,加速器和反应堆的建成,射线的研究与应用不断地往前推进.早期辐射化学的研究对象主要是气体、水和水溶液,后来才慢慢转向固体和有机化合物的辐射效应,目前的重点是放在高分子材料辐射合成和改性上. 第二次世界大战之后是辐射化学蓬勃发展的时期.在这一阶段中,生产和科学技术迅速发展,为辐射化学的研究创造了极为有利的条件.另外辐射化 ? 464?

高中物理专题复习专题7 原子核核能

专题7原子核核能雷区扫描本部分常见的失分点有： 1.核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒应用不灵活. 2.α、β、γ射线特点掌握不准确. 3.爱因斯坦质能方程理解不清及运算不准确. 造成失误的根本原因：一是记忆性的知识记得不牢；二是E=mc2的含义不明白；三是运算能力差. 排雷示例例1. 天然放射属于元素232 90Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208 82 P b(铅）.下列论断中正确的是 A.铅核比钍核少24个中子 B.铅核比钍核少8个质子 C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变 D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变雷区探测本题考查衰变过程中质量数、电荷数守恒及原子核的组成. 雷区诊断设发生α衰变x次，β衰变y次，则质量数守恒，得：232-4x=208 所以x=6. β衰变是中子转变成电子和质子，由电荷数守恒，得：90-2x+y=82 所以y=4. 因此，选项D正确. 发生6次α衰变，钍核中子数减少2×6=12个，发生4次β衰变，钍核中子数又减少4个，中子数共减少16个，选项A错误.由核电荷数可直接判定钍核质子数减少90-82=8个，选项B正确. 正确解答BD 例2. 关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是 A.α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强 B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 C.γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强 D.γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱雷区探测本题考查三种射线的本质及特点. 雷区诊断 α射线是原子核发生α衰变放出的氦核流，它的电离能力强，但穿透能力弱；β射线也是原子核发生β衰变放出的电子流，具有较强的电离能力和穿透能力；γ射线是一种电磁波，一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力强，电离能力弱. 正确解答 C 例3. 下列说法中正确的是

世界无烟日健康知识讲座

世界无烟日健康知识讲座主讲人杨舒林珍爱生命，远离香烟世间万物，唯有生命最为珍贵，没有生命就没有一切，中国消费者协会发出警示：香烟是生命最凶恶的杀手。可以说吸烟是有百害而无一益。据世界卫生组织报告：全球每年都有300万人死于与吸烟有关的疾病；中国每天有2000人因吸烟而死亡。在此特向大家呼吁： 1、珍爱生命，追求健康、文明的生活方式，用坚强的意志和信念自觉养成良好的生活习惯，提升生命的质量，让生命更精彩。 2、对于香烟，我们应该避而远之，从我做起，从现在做起，增强自控能力，抵制不良诱惑，拒吸第一支烟，不但自己不要吸，还要让别人也不要吸。做不吸烟的新一代公民！让我们行动起来吧！一起构筑抵御吸烟的坚固长城，相信有了我们的努力，我们美丽的家园将不再受侵害与污染，我们的生活将更加和谐美满，我们的生命将更美丽！永定庄社区中心 2012-5-

健康教育活动记录表活动时间：2012.年5月31日上午9时活动地点：岩新街社区老年活动中心活动形式：健康教育讲座活动主题：珍爱生命，远离香烟健康教育讲座组织者：永定庄社区卫生服务中心办公室接受健康教育人员类别：社区居民接受健康教育人数：37人健康教育资料发放种类及数量：戒烟限酒、低盐饮食、健康教育处方65张活动内容：永定庄社区中心充分利用“世界无烟日”宣传时机，展开预防烟草危害以及控烟戒烟知识的宣传。于2012年5月31日活动当天上午9时，在永定庄岩新街社区老年活动中心，举办了珍爱生命，远离香烟健康教育讲座。中心主治医师杨舒林向广大社区居民介绍烟草对人体造成危害一般常识，以及远离二手烟的危害。要求广大社区居民一定要洁身自律，远离烟草，学会养成健康的生活方式和卫生习惯，以健康的体魄面对生活，要认识烟草带来的严重危害。活动总结评价：此次讲座倡导了科学、文明、健康的生活方式，提高了辖区居民的健康素养，大家纷纷表示控烟知识讲座的内容很贴近日常生活，受益匪浅，今后会更加重视自己的身心健康。通过此次讲座，使广大辖区居民提高了对烟草危害的认识，更多地了解了戒烟知识，营造了全社会支持控烟的良好氛围，为共建无烟环境，共享健康生活打下了良好基础。存档材料请附后 □书面材料□图片材料□印刷材料□影音材料□签到表 □其他材料填表人（签字）：冯金枝负责人（签字）：白玉忠填表时间：2012 年5月31日

核能的利用和安全

核能的利用和安全摘要: 从19世纪以来,人类发现了核能之后,核能的利用开始进入人们的视野,可以作为最新型的大杀伤力武器和最清洁能源之一的它,人们对他的研究从未停止.方向主要有两个,一个主要是利用核能来产生电力,而另一方面,则是制造核武器..核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量.是种目前为止能源利用率较高和最为清洁的能源之一,而核武器是利用原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量，造成大规模杀伤和破坏作用的武器。关键词: 核能,核武器,原子能,核裂变,核聚变,能量,核事故正文: 核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，核能通过三种核反应之一释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、核衰变，自然的慢得多的释能形式。核武器在核能被发现之后,首先使用的是制造核武器,核武器是战略威慑和扼制常规战争的主要手段，例如原子弹、氢弹、中子弹等.核能是核裂变或聚变反应释放的巨大能量，例如1克铀在裂变时，它的原子核产生的爆炸力相当于20吨 TNT炸药的能量。因此具有很高的利用价值。目前来看,一旦发生核战争，全球的各种核武器足以毁灭整个地球，因此这样的“核战争”中没有赢家，只有自我毁灭。核武器即使在战争中不直接使用，也在高科技局部战争中起着重要的威慑作用。美国于1945年8月6日和9日先后在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹，示了原子弹空前的杀伤和破坏力,而到目前为止,日本也是唯一一个在战争中遭受到核打击的国家.

原理: 核武器是指利用核裂变或聚变反应释放的巨大能量而产生爆炸作用，核武器爆炸，不仅释放的能量巨大，而且核反应过程非常迅速，微秒级的时间内即可完成。因此，在核武器爆炸周围不大的范围内形成极高的温度，加热并压缩周围空气使之急速膨胀，产生高压冲击波。地面和空中核爆炸，还会在周围空气中形成火球，发出很强的光辐射。核反应还产生各种射线和放射性物质碎片；向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用，造成电流的增长和消失过程，其结果又产生电磁脉冲。这些不同于化学炸药爆炸的特征，使核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。威力: 然而，核武器却是恐怖的，据联合国和日本1986年在北京共同举办的《核战争威胁与核能和平利用展览》介绍,广岛原子弹爆炸时,"在一二秒钟内,全市40%的地方变成了焦土,92%的地方不能辨出原来的面貌.一年后,广岛宣布有118661人死于此次轰炸……至今为止,死于此次轰炸的人数已超过20万名."长崎原子弹眨眼之间毁坏了三分之一个城市.在这次轰炸中,有7.4万人死亡,7.5万人受重伤.在伤亡人员中,很多人就是受到放射性沾染的伤害。然而按今天核武器的破坏力来衡量,广岛,长崎原子弹都是原始核武器,其破坏能力也都是最低限度的..由于核武器的杀伤力极大,造成的毁灭性效果并非人类所能承担的,因此,目前世界上的核武器多起震慑作用,而并未实际投入到战争当中去. 核能发电(核电站): 任何东西都有它的两面性，核能也不过如此。虽然核武器给人类带来了巨大的恐慌，但它所蕴含的巨大的能量也让人人们看到了有利的一面。我们目前处于和平年代,核武器并没有投入到战争当中去, 但这不代表我们没有对核能的继续研究,因为核能也能和平地利用, 造福于人类,利用核能发电的核电站就是其中的手段之一. 核能发电,就是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，

3.23核反应与核能(作业)

核反应与核能 1．(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是() A．所有元素都可能发生衰变 B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 2.(2019·常德模拟)某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示，下列说法正确的是() A．该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大 B．C粒子是原子核的重要组成部分 C．A粒子一定带正电 D．B粒子的穿透性最弱 3.232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成208 82Pb(铅)。以下说法中错误的是 A．铅核比钍核少8个质子B．铅核比钍核少16个中子 C．共经过4次α衰变和6次β衰变D．共经过6次α衰变和4次β衰变 4．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A 和B，经过20天后，剩下的质量之比m A∶m B为() A．30∶31B．31∶30 C．1∶2 D．2∶1 5．(多选)(2019·南通模拟)钍234 90Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤234 91Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为234 90Th→234 91Pa＋X，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是() A．X为质子 B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C．γ射线是镤原子核放出的 D．1 g钍234 90Th经过120天后还剩0.312 5 g 6．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有() A．238 92U→234 90Th＋42He是α衰变B．14 7N＋42He→17 8O＋11H是β衰变 C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变 D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变 7.(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X。X的原子序数和质量数分别为() A．15和28B．15和30 C．16和30 D．17和31 8.(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：21H＋21H→32He＋10n。已知21H的质量为2.013

高三物理核反应和核能

核反应核能质能方程一、知识点梳理 1、核反应在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变： 14 7N+4 2 He 17 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 12 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能（1）核反应中放出的能量称为核能（2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+1 ｎ90 38 Ｓr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+3 1 Ｈ4 2 Ｈe+1 ｎ 5．链式反应一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应二、典型例题例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u 质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为

核能利用与发展论文

核能利用与发展趋势学校：东北农业大学学院：工程学院班级：机化1302 学号：姓名：

核能利用与发展趋势 Unclear energy utilization and development trend 摘要核电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强、能大规模应用的发电方式，目前，我国核电已由起步进入发展阶段，具有自主设计建造第一代核电的能力，我国已做出积极推进核电发展的重大决定，加快我国核电建设，提高核电在电力供给中的比重，这将有助于缓解电力增民与交通运输的矛盾，核能利用的发展前景将越来越广阔。关键词核能利用前景核能发展核电 1.核电概述核能的发展和利用是20世纪科技史上最杰出的成就之一。它通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc2，该方程式表明，质量和能量是等价的，其比例常数为光速的平方。在核能的利用中，核电厂的发展是相当迅速的，己被公认为是一种经济、安全、可靠、干净的能源，核动力技术在多数发达国家得到了巨大发展，也在很多发展中国家获得了广泛的认可。根据能源需求和能源生产结构，我国政府己制定了积极发展核电的方针，建设了秦山和大亚湾两大核电基地，中国核电建设的安全策略取得了成功。 2.核能发电核能是原子核结构发生变化是释放出来的能量。目前人类利用核能主要有三种——重元素的原子核发生裂变和轻元素的原子核发生聚合反映时释放出来的核能或是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程，它们分别为核裂变能、核聚变能和核衰变。核裂变能核裂变，又称核分裂，是指由较重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的（原子序数较小的）原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站的能量来源都是核裂变。早期原子弹应用钚-239为原料制成。而铀-235裂变在核电厂最常见。重核原子经中子撞击后，分裂成为两个较轻的原子，同时释放出数个中子。释放出的中子再去撞击其它的重核原子，从而形成链式反应而自发分裂。原子核裂变时除放出中子还会放出热，核电厂用以发电的能量即来源于此。由于每次核裂变释放出的中子数量大于一个，因此若对链式反应不加以控制，同时发生的核裂变数目将在极短时间内以几何级数形式增长。若聚集在一起的重核原子足够

核反应核能质能方程

核反应核能质能方程一、考点聚焦核能．质量亏损．爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求核反应堆．核电站Ⅰ要求重核的裂变．链式反应．轻核的聚变Ⅰ要求可控热核反应．Ⅰ要求二、知识扫描 1、核反应在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发觉方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发觉方程查德威克 2、核能〔1〕核反应中放出的能量称为核能〔2〕质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．〔3〕质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变把重核分裂成质量较小的核，开释出的核能的反应，叫裂变典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+ｎＳr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变把轻核结合成质量较大的核，开释出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应开释能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+ＨＨe+1 ｎ 5．链式反应一个重核吸取一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时开释假设干个中子，假如这些中子再引起其它重核的裂变，就能够使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应三、好题精析例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子〔v。〕而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯〔C2Cl4〕溶液的巨桶．电子中微子能够将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量为931.5MeV.依照以上数据，能够判定参与上述反应的电子中微子的最小能量为〔A〕0.82 Me V 〔B〕0.31 MeV 〔C〕1.33 MeV 〔D〕0.51 MeV [解析] 由题意可得：电子中微子的能量E≥E ?=mc2-〔m Ar+m e-m Cl〕·931.5MeV

核工程与核技术概论试题

核工程与核技术概论试题第一章 1.核电与火电相比有哪些优势？ 2.先进核电的四个评价标准是什么？ 3.第三代核电与第二代核电相比有哪些本质上的区别？第二章 1.衰变、放射性、半衰期的定义分别是什么？ 2.锕系核素的定义、来源以及特性分别是什么？ 3.核反应的定义是什么？分别列举出核裂变反应、核聚变反应、中子吸收反应的例子各一例。 4.热中子的定义及特征分别是什么？ 5.中子与物质有哪几种作用形式。 6.举出三种中子慢化剂。第三章 1.天然铀中，U235的含量是多少？ 2.为什么要发展快中子反应堆？ 3.列举三种易裂变核素与三种可裂变但难裂变核素。 4.为什么核裂变反应终止后，核反应堆还需要继续冷却？ 5.列举三种核反应堆冷却剂。 6. U238吸收中子后最终演变成什么？ 7.列举三种核反应堆控制材料。

第四章 1.大亚湾压水堆中，进行核裂变反应的是哪类中子？慢化剂是什么？冷却剂是什么？一、二回路的温度与压力分别是多少？ 2.压水堆包容放射性物质的四道屏障是什么？ 3.压水堆的专设安全设施有哪些？这些专设安全设施主要针对的是哪种事故？ 4.压水堆一回路压力边界主要由什么构成？ 5.压水堆一回路有哪四个主要设备？ 6.压水堆堆本体有那四个主要组成？ 7.大亚湾压水堆堆芯有盒燃料组件？每盒组件有多少燃料棒？燃料棒内芯块是什么材料？包壳是什么材料？包壳材料高温下与水会发生什么化学反应？第五章 1.沸水堆与压水堆有哪些区别？ 2.重水堆与压水堆有哪些区别？ 3.切尔诺贝利反应堆是什么堆型？它在哪些方面与沸水堆、重水堆分别有相似之处？ 4.高温气冷堆的优缺点分别是什么？ 5.快堆为什么用Na做冷却剂而不用水？Na的优缺点分别是什么？快堆为什么有三个回路？第七章 1.核安全的最高目标是什么？

核工程与核技术专业导论

专业导论2012 核工程与核技术姓名：张朝平班级：双核二班学号：201206020212 时间：2013-1-3 摘要从应用的角度讲,核技术主要包括射线和粒子束技术与放射性核素技术。前者主要包括核分析技术、辐射加工与离子束加工、无损检测、工业核仪表、核医学成像、肿瘤放疗和辐射诱变育种技术等;后者则主要包括放射性核素测年、放射性核素示踪和放射性药物。射线和粒子束与物质的相互作用是核技术的物理基础,粒子加速器技术和核探测技术是核技术的主要支撑技术。本文介绍了上述各技术领域的发展,并介绍北京大学的核技术及应用研究工作。关键词核技术;应用;粒子加速器;核探测技术;射线;粒子束;放射性核素中图分类号 TL5;TL8;TL92;TL99;O571.3

一、培养目标本专业培养适应我国国民经济和国防核科技工业发展需要的，能在核技术及相关专业领域从事研究、设计、生产、应用和管理等的专门人才。本专业培养的人才应具有良好的数理基础、扎实的专业知识和熟练的专业技能，能够适应核技术各个方向发展的基本需要；同时应具有较好的人文社会科学和管理知识，较高的道德素质和文化素质，身心健康，全面发展。 ●素质要求：热爱祖国，拥护中国共产党的领导，逐步树立科学的世界观和人生观。具有健全的法治意识、诚信意识和集体主义精神，具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。具有较好的人文、艺术修养和文字、语言表达能力，了解历史和世界，积极参加社会实践活动，适应社会发展与进步，具有良好的心理素质和合作意识精神，具有健康的体魄和进取精神。具有良好的理论基础和扎实的专业知识，掌握熟练的专业技能，勤奋、严谨、求实、创新，有科学精神和奋斗意识。 ●能力要求：

天然放射现象、核反应和核能

学案正标题一、考纲要求 1.掌握原子核的衰变、半衰期等知识. 2.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．二、知识梳理 1.原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，两者统称为核子． (2)原子核常用表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数（原子序数)． (3)同位素是具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置．2.天然放射现象 (1)天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素． (2)三种射线的本质：α射线是氦核，β射线是电子，γ射线是光子． 3.原子核的衰变 (1)衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化．可分为α衰变、β衰变，并伴随着γ射线放出． (2)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．放射性同位素的应用 ①利用射线：放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等． ②作示踪原子． 4.核反应、核力与核能 (1)核反应规律：在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒． (2)核力 ①概念：组成原子核的核子之间存在的作用力． ②核力特点 a．核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．b．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内． c．每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性． (3)质量亏损 ①爱因斯坦质能方程：E＝mc2． ②质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象． (4)结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时需要的能量，或若干个核子在核力作用下结合成原子核时需要的能量． 5.核裂变和核聚变 (1)重核裂变 ①定义：使重核分裂成几个质量较小的原子核的核反应． ②铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，一种典型的反应是生成钡和氪，同时放出三个中子，核反应方程为：