89Y(α,p) 92Zr反应中的核芯激发和全微观理论分析
c4
σ ab P22 (2 I b + 1)(2 I B + 1) = 2 质心系） （质心系） σ ba P (2 I a + 1)(2 I A + 1) 1
I 是自旋，P 是相对动量。 是自旋， 是相对动量。
P 2 = 2µ1 E1' 1
' P22 = 2µ 2 E2
14
• 核反应机理 A。复合核过程 。 复合核： 复合核：
6
例如： 例如：
p + Li → α + α
7
Q = [1.007825 + 7.016004 − 2 × 4.002603] × 931.5 = 17.35MeV
若入射质子的动能为 1 MeV，则发射的两 ， 个 α 粒子的总动能为 18.35 MeV.
7
Py Px
θ
PB
Px
2 2 2 pB = p y + px − 2 p y px cos θ
2M B EB = 2M y E y + 2M x Ex − 2 2M y E y 2M x Ex cos θ M B EB = M y E y + M x Ex − 2 M y E y M x Ex cos θ Q = EB + E y − Ex My = 1 + MB Mx E y − 1 − MB 2 M y E y M x Ex cos θ Ex − MB
α + Al → P + n ,
27 30
30
P→ Si + e + v
30
1
+
其中，30P 在自然界中并不存在。 其中， 在自然界中并不存在。
一种激发态复合核的新理论
一种激发态复合核的新理论【摘要】原子核液滴模型的表面张力做功的核势能计算方法能替代激发态复合核在去激化过程中所产生的核内能的转移和变化的复杂的计算。
中子俘获核反应的速率，激发态复合核的寿命，核反应中反应物的丰度。
【关键词】复合核；液滴模型；表面张力；核反应速率；激发态寿命；核素丰度（一）基本理论（1）中子俘获核反应速率文献[1]给出在太阳反应灶（或核反应堆）内部，一个中子与原子核之间的相对速度由麦克斯韦一玻尔兹曼分布所确定。
当粒子速度为麦克斯韦一玻尔兹曼分布时，有效截面为（1）式中为麦克斯韦加权函数。
为最可几速度（其中K=1.38066244×10-16尔格/度为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，mn=1.674954386×10-24克为中子n质量）。
对于单种核素，有效截面=，对麦克斯韦平均反应率，由（1）式有=，以丰度（浓度）计算的反应速率K为（2）式中V0为参加反应的单个原子核体积。
设C0为反应物的初始丰度，在发生一级反应达到动态平衡状态时的反应物丰度C为C=C0exp（-kt）（3）式中t为反应时间。
（2）从表面张力δ做功来测量计算核力场内势能（表面势或电荷势）文献[2]给出在有心力场中粒子m的结合能（4）根据高能电子与原子核的散射实验发现，原子核的半径具有的形式，其中A为原子核质量，R0=1.21965691×10-13厘米为常数[3]。
因此原子核又可以假设为一个均匀带电且不可压缩的液滴（即液滴模型）。
它应具有表面张力δ，它的表面积为S时，由表面张力所做的功W=δ·S，就成为核力场的表面势。
根据拉普拉斯定律，液面压力差△P与表面张力系数δ之间有（5）式中r1和r2为曲面的两个互相垂直的曲率半径，当r1=r2=r为球形时，有△P= （6）在半径为r球体中，表面积S=4πr2，表面张力做功W=为表面势能。
由物态方程可知，对于压力P、总能量E和体积V之间有（7）表面势能可化为由于球体积V=，上式又可化为W=，即有总能量（8）由（4）式有能量E=，代入（8）式有=，因而有表面张力系数（9）在化学元素中，原子序为Z的原子核所带电荷，其中e0=4.80325021×10-10静电库仑为基本电荷。
第二章核衰变
子核比母核质量数相等，质子数多1
实例
32 15
~ P S Q
32 16
实质-母核的一个中子释放负电子转变为质子
衰变
定义
放射元素放射 粒子（正电子）后，转 变为原子序数减去1的另一个原子核。
A Z
X
A Z 1
Y vQ
子核比母核质量数相等，质子数少1
实例
13 7
N C v Q
13 6
实质-母核的质子释放一个正电子转变为中子
p n
1 1 1 0 0 1
H n e
电子俘获
定义 原子核俘获核外电子，使核内的一个质子变为 一个中子，电荷数变为Z-l 多为K电子俘获 A Z
X
A Z 1
Y vQ
子核比母核质量数相等，质子数少1
1.钍系—4n系
4n表示系中各核素的质量数为4的倍数
其起始元素是 208Pb(稳定)
2.铀系—4n+2系
232 90
Th 通过一系列α衰变最后生成
表示系中各核素的质量数为4的倍数+2 其起始元素是 206Pb(稳定)
238 92
U
通过一系列α衰变最后生成
3.锕系—4n+3系
表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+3 其起始元素是235U通过一系列α衰变最后生成207Pb(稳定)
N N0e
t
T
ln 2
0.693
经过一个T后，其放射性核素衰减到原来的1／2， 两个T后衰减到原来的1／4，依此类推，经过n个T 后，将衰减到原来的（1/2）n ，这样就得到
LoongSARAX在板型燃料临界实验装置计算中的应用
原子能科学技术 6-AJ@L$<DHM>3L@D<LD,<02DLF<A=AM>
ห้องสมุดไป่ตู้
_A=;V+"&A;U N,H;Q(QR
!""#$%&'&( 在板型燃料临界 实验装置计算中的应用
李泽华)张!乾Q" 杜夏楠U赵常有)
');中广核研究院有限公司"广东 深圳!V)+(Q'* Q;浙江大学 物理学系 浙江近代物理中心 先进核能理论与应用实验室"浙江 杭州!U)((U(*
')'
原 子 能 科 学 技 术 ! ! 第V+卷
除 控 制-安 全 元 件 中 的 铀 外 "堆 芯 的 铀 均 为 天 然 铀 #3&$6Y/6 燃 料 单 元 由 ]C5QK45Q 平 板'Q'*'.]C5Q"其 中 ]C 含 +.QR(]C(和 石 墨 'ZH,1F@-D(平 板 组 成#在 3&$6Y/# 中"石 墨 平 板 被 4<,-5Q 平 板 所 取 代# 本 文 使 用 WAA<MK 36%6O 对板状燃料矩 形 堆 芯 布 置 的 快 谱 实 验 装置 3&$6Y 进行 建 模 和 计 算 分 析"并 与 实 验 测定值以 及 蒙 特 卡 罗 计 算 程 序 51D<N[ 进 行 对比#
!!快堆以其高效利用核能资源等优越特性成 为第R代核 能 系 统 的 重 要 组 成 部 分 # $)KQ% 由 于 快 堆 独 特 的 中 子 学 特 性"传 统 的 适 用 于 热 堆 的 堆芯临界确定论计算程序无法适用于快堆计 算#针 对 快 堆 中 子 学 特 性 的 堆 芯 计 算 程 序 WAA<M36%6O '?>?-DJ BAH ,0G,<LD0 HD,L-AH ,<,=>?@?,-OP24($UKV%适用于多种堆芯 结 构"主 要 包 括 P575KNYK)!N5OKU'((!N5OK)(((!
一回路注锌对腐蚀产物的影响分析
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
在正尖晶石 结 构 &如 铬 铁 矿'中!二 价 阳 离 子在四面体位置(()!三价阳离子在八面体 位 置* 反 尖 晶 石 中 !二 价 阳 离 子 在 八 面 体 位 置 !三 价 阳 离子分布在四面体或八面体位置"阳离子布置 的点阵优先能&点 阵 优 先 能 是 衡 量 晶 体 中 离 子 间或分子间键结 合 能 大 小 的 量 度'决 定 了 尖 晶 石的类型"正尖晶石结构示意图如图&所示" 其中!R4 原 子 倾 向 于 占 据 O\!X) 类 型 尖 晶 石 结构的四面体位置!其点阵优先能较 .;$,/$+2 等原子占 据 该 位 置 时 都 高!因 而 含 有 R4 的 尖 晶石氧 化 物 更 稳 定" 各 阳 离 子 的 点 阵 优 先 能 &CJ'如 下%R4!f !%'**4!f !!'*.;%f !&D*P6%f !
摘要目前的压水堆中多采用注锌技术来降低一回路腐蚀产物的源项!然而关于注锌对 腐 蚀 产 物 影 响 的 理论机理以及计算分析研究较为欠缺"基于此!本 文 从 理 论 机 理$程 序 开 发$数 值 计 算 分 析 和 实 验 验 证 的角度论证分析注锌对一回路腐蚀产物以及源项 的 影 响" 理 论 计 算 表 明%注 锌 能 明 显 降 低 基 体 金 属 中 镍 和 钴 的 溶 解 *随 着 运 行 时 间 的 增 加 !注 锌 对 一 回 路 冷 却 剂 中 的(Z+2和"'+2呈 现 出 抑 制 作 用 *注 锌 实 验 结 果与理论计算分析的比值在'`(!`'范围内!符合情况良好"本研究能为核电厂 合 理 地 采 取 注 锌 技 术 提供理论支撑" 关 键 词 注 锌 技 术 *源 项 *腐 蚀 产 物 中图分类号GW%)% !!! 文献标志码O!!!文章编号&'''A"D%&&!'!&'&&A!&'KA'" %&'&'1K(%Z#E^C1!'!'1E23S/641'Z"(
2022年新高考物理一轮复习练习：专题89 原子核 (含解析)
专题89原子核1．[2021·湖南卷]核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是()A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害2．[2020·全国卷Ⅰ]下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A．21H＋21H―→10n＋X1B．21H＋31H―→10n＋X2C．23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋3X3D．10n＋63Li―→31H＋X43．[2021·广东卷]科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26.铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为2613Al→2612Mg＋Y.下列说法正确的是()A．Y是氦核B．Y是质子C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变4．[2020·全国卷Ⅱ]氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H→242He＋211H＋210n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，则M约为() A．40kgB．100kgC．400kgD．1000kg5．[2021·成都七校联考]下列说法中正确的是()A．伦琴射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核外的电子发生电离产生的6．[2021·青岛调研]2019年4月23日，人民海军成立70周年阅兵式上，中国海军多款核潜艇公开亮相．核潜艇是以核反应堆为动力源．关于核反应，下列说法正确的是() A．在核反应中，质量守恒、电荷数守恒B．核反应方程23892U→23490Th＋42He属于α衰变C．核反应方程147N＋42He→178O＋11H属于核聚变，是核潜艇的动力原理D．核反应方程126C→127N＋0－1e属于β衰变，而β射线来自原子外层的电子7．(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是()A.核聚变比核裂变更为安全、清洁B．任何两个原子核都可以发生聚变C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加8．[2021·河南六市联考]下列说法正确的是()A．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定B．核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量C．23592U的半衰期约为7亿年，随着地球温度的升高，其半衰期将变短D．诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子9．[2021·湖南、江西联考]下列说法中正确的是()A．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核的质量减少为原来的一半需要的时间B．23892U衰变为23491Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C．中子和质子结合成氘核时吸收能量D．当氢原子从n＝1的状态向n＝3的状态跃迁时，发射出光子10．[2021·长春市质检]2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖．大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等．下列关于核反应的说法正确的是()A．23490Th衰变为22286Rn，经过3次α衰变，2次β衰变B．21H＋31H―→42He＋10n是α衰变方程，23490Th―→23491Pa＋0－1e是β衰变方程C．23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程D．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为42He＋147N―→178 O＋11n11.[2021·西安中学模拟]在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(22286Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个()A．22286Rn―→22287Fr＋0－1e B．22286Rn―→21884Fr＋42HeC ．222 86 Rn ―→222 85 At ＋01eD ．222 86 Rn ―→220 85 At ＋21 H 12．太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为411 H →42 He＋201 e ＋2v ，已知11 H 和42 He 的质量分别为m p ＝1.0078u 和m a ＝4.0026u ，1u ＝931MeV/c 2，c为光速．在4个11 H 转变成1个42 He 的过程中，释放的能量约为( )A ．8MeVB ．16MeVC ．26MeVD ．52MeV专题89 原子核1．D 根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的14未衰变，A 错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B 错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此改变压力、温度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C 错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若辐射强度在安全剂量内则不会对人体组织造成伤害，D 正确．2．BD 核反应方程中，反应前后质量数守恒，电荷数守恒，则A 项中X 1应为32 He ；B项中X 2为42 He ；C 项中X 3应为10 n ；D 项中X 4应为42 He.故选B 、D.3．C 根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y 为正电子01 e ，A 、B 错误．经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C 正确，D 错误．4．C 由1kg 海水中的氘核聚变释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧释放的热量相等，有：2.9×107M J/kg ×M ＝1.0×10226×43.15×1.6×10－13J ，解得M ≈400kg ，故C 选项正确． 5．C6．B 在核反应中，质量数和电荷数守恒，质量不守恒，A 错误；核反应23892U →23490Th＋42He 属于α衰变，B 正确；核反应147N ＋42 He →178O ＋11 H ，属于原子核的人工转变，C 错误；β射线由核反应放出，D 错误．7．AD 本题以“人造太阳”为背景，考查核聚变反应，以及学生的理解能力，体现了科学态度与社会责任的核心素养，也体现了应用与创新的价值观念．因为重核裂变后，产物中存在不稳定的核，而且放射性产物较多，轻核聚变与之相比更安全、清洁，所以A 项正确．轻原子核才会发生聚变，所以B 项错误．核反应过程中存在质量亏损，释放能量，所以C 项错误．核反应后产生的新核相对稳定，比结合能增加，故D 项正确．8．D 比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A 错误；核反应过程中如果核子的平均质量减小，根据爱因斯坦质能方程可知要释放核能，B 错误；半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关，C 错误；诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，D 正确．9．B 半衰期是有一半的原子核发生了衰变，并不是质量减少一半，A 错误；238 92 U 经一次α(42He)衰变和一次β( 0－1 e)衰变后变为234 91 Pa ，B 正确；中子和质子结合成氘核时放出能量，C 错误；当氢原子从n ＝1的状态向n ＝3的状态跃迁时，吸收光子，D 错误．10．A 由核反应过程电荷守恒及质量数守恒可得，234 90 Th 衰变为222 86 Rn ，经过3次α衰变，2次β衰变，A 正确；21 H ＋31 H ―→42 He ＋10n 是核聚变方程，234 90 Th ―→234 91 Pa ＋0－1 e 是β衰变方程，B 错误；235 92 U ＋10 n ―→144 56 Ba ＋8936 Kr ＋310 n 是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，C 错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为42 He ＋14 7N ―→17 8 O ＋11H ，D 错误．11．B 原子核的衰变过程中动量守恒，设衰变放出的粒子的质量为m 1、半径为r 1、电荷量为q 1、速度大小为v 1，反冲核的质量为m 2、半径为r 2、电荷量为q 2、速度大小为v 2，由动量守恒定律得m 1v 1＝m 2v 2，由洛伦兹力提供向心力得q v B ＝m v 2r ，解得q ＝m v rB ，则q 1q 2＝r 2r 1＝d 2d 1＝142，B 正确． 12．C 本题考查了学生对核反应中核能的计算能力，体现了学科素养中的物理观念．由核反应方程可知，4个11 H 转变成1个42 He 的过程中的质量亏损Δm ≈4×1.0078u －4.0026u ＝0.0286u ，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝0.0286×931MeV ≈26.6MeV ，故选项C 正确．。
核反应堆-南华大学
通讯地址：湖南省衡阳市常胜西路 28 号
南华大学核科学技术学院
邮编：421001
南华大学
《反应堆物理》 精品课程
电子教材
是用能量单位表示的激基态的衰变常数。 。 这样，复合核的能级宽度的 Γ 的激发态，其平均寿命 t 便等于：
t=
1
λ
=
h Γ
（1－4）
由此可见，复合核的激发态的寿命与能级宽度成反比。现在已经测出了许多核的激发 态的能级宽度。例如，铀－239 在第一个虚能级处的俘获共振宽度 Γ 为 0.027 电子伏，因而 由（1－4）式可以算出这一状态的平均寿命 t 为 2.4 × 10 −14 秒。 因为一个复合核常常能通过几个方式发生衰变，就是说，可能放出中子、质子或 γ 射 线等等。 单位时间内处于激发态的复合核的某种衰变方式的几率， 可以用该过程的能级分宽 度来表示。例如，发射 γ 射线的分宽度 Γr 通常叫做辐射宽度，它表示单位时间内复合核发 射 γ 射线而衰变的几率， Γn 叫做中子宽度，它表示单位时间内复合核散射出中子而衰变的 几率，等等。因为总衰变几率是所有可能衰变方式的几率的总和，所以与之对应的能级总宽 度Γ有
C O 23 Na 27 Al 56 Fe 238U
12 16
表 1－1 列出几种堆内常用元素核的前两个激发能级的能量。从表中可以看出。轻核 激发态的能量高，重核激发态的能量低。但即使对于铀－238 核，中子至少必须具有 45 千 电子伏以上的能量才能发生非弹性散射。因此，只有在快中子反应堆中，非弹性散射过程才 是重要的。 由于裂变中子的能量在兆电子伏范围内，因此在热中子反应堆内高能区仍会发生一些 非弹性散射现象。但是，在中子能量降低到非弹性散射阈能以下之后，便需藉助弹性散射来 使中子慢化。 （2）弹性散射 弹性散射还可以分为共振弹性散射和势散射。前者经过复合核的形成过程，后者不经 过复合核的形成过程，因此共振弹性散射只对特定能量的中子才能发生。 弹性散射的一般反应式为
~(61,62,64)Ni 全套中子核反应数据的理论计算
马功桂:男,57岁,核物理专业,副研究员收稿日期:1997203231 第32卷第5期原子能科学技术V o l.32,N o .5 1998年9月A tom ic Energy Science and T echno logySep .199861,62,64N i 全套中子核反应数据的理论计算马功桂 王世明(四川联合大学原子核科学技术研究所,成都,610064)用光学模型、核反应多步过程的半经典理论、双微分截面(DDCS )和Χ辐射的非统计过程及Χ产生数据理论,计算了入射能量在110keV —20M eV 的中子与61,62,64N i 相互作用的全套核反应数据。
计算结果与评价实验数据符合较好。
关键词 中子核反应 双微分截面 Χ产生数据中图法分类号 O 571142161,62,64N i 核素是重要的核材料之一,其中子核反应数据对核能开发和核工程建设具有重要的意义。
目前,实验测量数据尚不能满足实际需要,除了(n ,2n )、(n ,p )和(n ,Α)等反应截面有一些实验数据外,其余反应截面以及各反应道的激发函数、角分布和能谱的测量数据甚少或者没有。
因此,需要进行理论计算来补充和完善。
利用核反应多步过程的半经典理论和光学模型(O PM )进行理论计算,使用A POM 程序[1]自动调整光学模型势参数,采用U N F 程序[2]计算61,62,64N i 的截面、角分布、双微分截面和Χ产生数据文档的全套中子核反应数据。
1 物理模型球形光学模型采用W oods 2Saxon 位势,自动调整光学势参数,计算出总截面、形状弹性散射截面及弹性角分布和吸收截面,计算出各反应道要使用的逆截面及穿透因子。
在核反应多步过程理论中,预平衡核反应过程使用与J Π有关的激子模型来描述;平衡过程采用带宽度涨落修正因子的H au ser 2Feshbach (H 2F )理论来描述。
在H 2F 理论中,用T 因子表示反应道几率;而激子模型中,通常用发射率W b 来描述反应道b 的发射速率。