原子与原子核能概述
初中化学知识点总结原子
初中化学知识点总结原子一、原子概述原子是物质的基本组成单位，它是构成分子和所有化学元素的最小单位。
原子由原子核和环绕其周围的电子组成。
原子核包含了质子和中子，而电子则在核外的特定轨道上运动。
二、原子核与电子1. 原子核：位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带正电，中子不带电。
2. 电子：带有负电，围绕原子核运动。
电子的运动轨迹形成了不同的能级和亚能级。
三、原子的性质1. 原子序数：原子序数等于原子核中质子的数量，也是原子核外电子的数量，决定了元素的化学性质。
2. 相对原子质量：原子的质量主要由原子核的质量决定，质子和中子的质量相近，电子的质量可以忽略不计。
相对原子质量是原子质量与1/12个碳-12原子质量的比值。
3. 同位素：具有相同原子序数（即相同数量的质子）但不同质量数（即不同数量的中子）的原子称为同位素。
四、元素周期表元素周期表是按照原子序数排列所有已知元素的表格。
表中元素按照周期（横行）和族（纵列）分布，具有相似化学性质的元素位于同一族。
五、化学键1. 离子键：正离子和负离子之间的静电相互吸引形成的化学键。
2. 共价键：两个或多个原子共享一对或多对电子形成的化学键。
3. 金属键：金属原子间的电子可以自由移动，形成的一种特殊类型的化学键。
六、原子的化学反应原子通过得失电子或共享电子形成化学键，从而参与化学反应。
化学反应遵循守恒定律，即反应前后物质的总质量不变。
七、原子的表示方法1. 元素符号：一个或两个字母的符号代表一种元素，第一个字母大写，第二个字母小写。
2. 化学式：用元素符号和相应的数字表示一个化合物的组成。
八、原子的分类1. 金属元素：具有良好的导电性和延展性，容易形成正离子。
2. 非金属元素：通常不导电，容易形成负离子。
3. 稀有气体元素：化学性质非常稳定，不易与其他元素发生反应。
九、原子与分子分子是由两个或多个原子通过化学键结合而成的稳定组合。
分子可以是同种原子组成的单质分子，也可以是不同原子组成的化合物分子。
原子核结合能的定义和特点
原子核结合能的定义和特点
原子核结合能是指原子核内的质子和中子相互吸引形成稳定原子核时释放出的能量。
原子核结合能是维持原子核稳定性的基础，是核反应和核能释放的来源。
定义
原子核结合能是指原子核形成时所需要的能量与其构成核子的总能量之差。
换句话说，原子核结合能可以看作是核子在原子核中相互作用形成核结合状态所释放或吸收的能量。
特点
1. 强相互作用
原子核结合能是由核子间的强相互作用导致的。
在原子核中，质子和中子之间通过强相互作用相互吸引，形成稳定原子核。
2. 质子-质子排斥力
由于质子-质子之间带正电荷的排斥作用，原子核中需要消耗大量的结合能来克服这种排斥力，保持核的稳定性。
3. 质子-中子束缚力
原子核中的中子能够通过核力和质子结合，中子和质子之间的相互作用力有助于维持核的稳定性。
4. 质量亏损
原子核结合能的质量等于质量亏损的能量。
根据质能方程，E=mc²，质量亏损会转化为能量释放出来。
5. 质子与中子数量比例
原子核结合能的大小与原子核中的质子和中子数量比例有关。
不同的原子核形成方式会影响结合能的大小。
综上所述，原子核结合能是核物理学中一个重要的概念，它体现了原子核内部强相互作用的特点和核稳定性的重要性。
对原子核结合能的研究有助于深入了解核反应和核能释放的机制，对核能应用领域具有重要意义。
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
核能与核反应原子核的变化与能量释放
核能与核反应原子核的变化与能量释放核能与核反应：原子核的变化与能量释放核能是指原子核内部存在的结合能，是一种非常强大的能量形式。
通过核反应，原子核可以发生变化并释放能量。
本文将探讨核能的来源、核反应的原理、不同类型的核反应以及核能的利用。
一、核能的来源核能的来源主要有两个方面：核裂变和核聚变。
1. 核裂变是指重核原子核经过人为干涉或自然发生的过程，将原子核分裂成两个较小的核。
核裂变过程常见于重核（如铀、钚）与中子相互作用时发生。
裂变反应释放出大量能量，并产生两个新的核，同时释放出2-3个中子，这些中子可再进一步引发其他核裂变反应。
2. 核聚变是轻核原子核融合成较重的核的过程。
聚变反应主要发生在太阳等恒星内部，并且需要高温和高压的环境。
在聚变过程中，轻核相互融合形成重核，同时也会释放出巨大的能量。
二、核反应的原理核反应是指原子核之间发生的各种变化。
核反应中，原子核的质量和能量发生变化，并产生新的原子核和能量释放。
核反应的发生需要满足两个条件：质量守恒和能量守恒。
1. 质量守恒是指核反应发生前后所涉及的质量总和保持不变。
根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量与能量是相互转化的。
核反应中发生的能量释放，正是来自原子核质量的微小损失。
2. 能量守恒是指核反应前后所涉及的能量总和保持不变。
核反应中，部分原子核的结合能被释放出来，转化为巨大的能量。
三、不同类型的核反应核反应可分为两类：放射性衰变和核反应堆中的反应。
1. 放射性衰变是指具有不稳定核的原子核，通过自发放射粒子（如α粒子、β粒子）或电磁辐射（如γ射线）的过程，达到更稳定的状态。
放射性衰变是自然界中常见的核反应形式，如放射性同位素的衰变过程。
2. 核反应堆中的反应是指通过人工设计和控制，将核裂变或核聚变过程用于能量的释放和利用。
核反应堆内部控制链式反应的发生，从而实现能量的连续产生。
目前常见的核反应堆有核裂变反应堆和核聚变反应堆。
四、核能的利用核能的利用主要有两个方面：和平利用和军事利用。
核能概述
查阅相关资料，有： 235U、141Ba、92Kr、中子的质量分别为235.0439u、140.9139u、 91.8973u、1.0087u（u表示原子质量，1u=1.66*10-27kg） 反应前后质量亏损：▽m=0.2153u=0.357*10-27kg 由爱因斯坦质能方程：▽E=▽mvc2，有： ▽E=0.357*10-27*（2.998*108）2=3.146*10-11J=196.4Mev 即一个235U原子在经历上述核反应后会释放出196.4Mev的能量
二、核能应用
2.5海上漂浮核电站
这种小型的、可移动式的核电站 将陆上核电站的缩小版安装在船舶上， 既可为偏远岛屿供应安全、有效的能 源供给，也可为远洋作业的海上石油 、天然气开采平台提供电力、热力和 淡水资源，有用电需求时将电站拉过 来，不需要便可用船将电站拉走。 目前，中广核正在开展ACPR50S 小型堆示范项目的初步设计工作，预计 2017年启动示范项目建设，2020年建 成发电。
二、核能应用
1.2 核潜艇
核潜艇，是核动力潜艇的简称，是以核反应堆为动力来源的潜艇。 世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号，1957年1月17日开始试 航，它宣告了核动力潜艇的诞生。目前全世界公开宣称拥有核潜艇的国 家有6个，分别为：美国、俄罗斯、中国、英国、法国、印度。 与常规动力潜艇相比，核潜艇在水下持续航行时间、水下最高航速 方面有着压倒性优势。
后者是氘 1 、氚 1 H 等轻元素的原子核在聚合时释放出来的能量。
2
H
3
一、基本原理
3.核裂变
3.1 核裂变概述
核裂变，是指由重的原子核（如铀核或钚核）在高能中子撞击下分 裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹、核能发电 厂的能量来源就是核裂变。 实验表明，铀核发生裂变时，除了释放能量外，每个铀核同时还会 放出2～3个中子。这些中子又能使其他铀核发生裂变，这个过程会不 断地进行，这种现象叫做“链式反应”。 如果对链式反应不加控制，就会在极短的时间内产生大量的裂变， 能量迅速增大，以致引起威力巨大的爆炸。这就是原子弹的工作原理。
原子的结构完整版PPT课件
工业领域应用
放射性同位素可用于材料 检测、无损探伤、辐射加 工等。
其他领域应用
放射性同位素还可用于科 学研究、环境保护、农业 生产等领域。
放射性同位素对环境影响及安全防护措施
对环境影响
放射性同位素衰变产生的射线会对环境和生物体造成危害，如污 染空气、水源和土壤等。
安全防护措施
为了保障人类和环境安全，需要采取一系列安全防护措施，如合 理选址、屏蔽防护、废物处理等。
放射性同位素概念及来源
放射性同位素定义
01
具有相同原子序数但质量数不同的同位素，能自发地放出射线
并转变为另一种元素。
放射性同位素来源
02
天然放射性元素和人工合成放射性元素。
放射性同位素衰变类型
03
α衰变、β衰变和γ衰变。
放射性同位素在医学、工业等领域应用
医学领域应用
放射性同位素可用于诊断 和治疗疾病，如放射性碘 治疗甲状腺疾病、PET扫 描等。
过渡元素位于周期表中间部分， 包括3~12列的元素。它们具有 多种氧化态和丰富的化学性质， 是构成众多合金和催化剂的重要
成分。
稀有气体元素
稀有气体元素位于周期表的最右 侧，它们具有稳定的8电子构型 （氦为2电子构型），化学性质 极不活泼，一般不易与其他物质
发生化学反应。
04
化学键与分子间作用 力
化学键类型及特点
分子间作用力影响物质的物理性质
分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、密度、硬度等物理性质。一般来说，分子间作用力越强，物质的熔点 、沸点越高，密度越大，硬度也越大。例如，氢键的存在使得水的熔沸点异常高，范德华力则主要影响由分子构 成的物质的物理性质。
05
原子光谱与能级跃迁
【2024版】第四章核能材料
2.3裂变堆类型
裂变反应根据堆内中子能量大小，分为快中子反 应堆和热中子反应堆等堆型。以水作为慢化剂的热中 子反应堆根据氢原子中的中子数不同，可以分为轻水 堆(LWR) 、重水堆等；轻水堆根据冷却剂状态不同可 以分为压水堆、沸水堆等。
压水堆(PWR)：使用加压轻水作冷却剂和慢化剂 ，水压约15.5MPa，水在堆内不沸腾，驱动汽轮发电 机组的蒸汽在反应堆以外产生，借助于蒸汽发生器实 现，蒸汽压力为6～7MPa。燃料为浓缩铀或MOX燃 料。
锆-2.5铌合金主要成分是2.5%-2.8%（质量） Nb和1000×10-6-1300×10-6O.添加Nb可以使合 金得到强化并提高耐蚀性，少量的氧也可以强化 合金，在合金重要严格的控制有害杂质氢和碳、 氯和磷。前者容易造成合金氢化开裂；后者会降 低其断裂韧性。
锆-2.5铌合金主要性能：
微观组织和断裂韧性
2 裂变反应堆材料
2.1裂变原理和裂变反 应堆 铀-235或钚-239
等重元素的原子核在 吸收一个中子后发生 裂变，分裂成两个质 量大致相同的新原子 核，同时放出2~3个 中子，这些中子又会 引发其他的铀-235或 钚-239原子核裂变， 如此形成链式反应。
高中化学原子知识点总结
高中化学原子知识点总结一、原子基本结构1. 原子定义：原子是物质的基本单位，由原子核和围绕核的电子组成。
2. 原子核：位于原子中心，由质子和中子组成，带正电荷。
3. 电子：带有负电荷的粒子，围绕原子核运动，存在于不同的能级和轨道上。
4. 质子：带有正电荷的粒子，存在于原子核中，决定原子的核电荷数。
5. 中子：不带电荷的粒子，存在于原子核中，影响原子的质量和同位素的类型。
6. 电子云：电子在原子周围的概率分布区域，反映了电子出现的可能性。
二、原子性质1. 原子序数：表示原子核中质子的数量，决定了元素在周期表中的位置。
2. 核外电子排布：电子按照能级和轨道填充，遵循奥布定律和泡利不相容原理。
3. 电子亲和能：原子吸引一个电子的能力，与元素的电负性有关。
4. 电负性：原子吸引电子对的能力，影响化合物中键的性质。
5. 离子化能：移除原子中一个电子所需的能量，与元素的活泼性有关。
三、原子间的相互作用1. 化学键：原子之间的相互作用，包括离子键、共价键和金属键。
2. 离子键：由电荷相反的离子通过静电吸引力形成的键。
3. 共价键：两个或多个非金属原子通过共享电子对形成的键。
4. 金属键：金属原子间的电子共享，形成“电子海”。
5. 键能：形成或断裂一个摩尔化学键所需的能量。
四、同位素与放射性1. 同位素：具有相同原子序数但不同质量数的原子，即质子数相同而中子数不同。
2. 放射性同位素：不稳定的同位素，会通过放射性衰变转变为其他元素或同位素。
3. 衰变：原子核自发放出粒子或能量，转变为新原子核的过程。
4. 半衰期：放射性物质衰变到其原始量一半所需的时间。
五、原子的表示方法1. 元素符号：表示元素的缩写，如H代表氢，O代表氧。
2. 原子表示式：用元素符号和下标表示原子的组成，如H2表示氢分子。
3. 电子排布式：表示原子中电子的能级和轨道分布，如1s2表示氦原子的电子排布。
4. 化学方程式：描述化学反应的式子，如2H2 + O2 → 2H2O表示水的合成。
第四章核能材料.解析
4.改进型水冷动力反应堆材料
4.1 压水堆堆芯新材料 压水堆堆芯部件的工作条件十分苛刻，因而 对其运行的可靠性、经济性和安全性要求越来越 高。为了满足这种要求，一方面堆芯设计不断更 新，另一方面制造部件所使用的材料也将随之改 进。目前没根据核能发展需要而开发的压水堆堆 芯新型材料最具有典型的锆合金包壳材料。水冷 动力堆堆芯的另一种改进型材料是可燃毒物材料 。研究表明，Gd2O3是一种良好的材料。
4.1.2 锆-2.5铌合金
锆-2.5铌合金主要成分是2.5%-2.8%（质量） Nb和1000×10-6-1300×10-6O.添加Nb可以使合 金得到强化并提高耐蚀性，少量的氧也可以强化 合金，在合金重要严格的控制有害杂质氢和碳、 氯和磷。前者容易造成合金氢化开裂；后者会降 低其断裂韧性。 锆-2.5铌合金主要性能： 微观组织和断裂韧性 晶粒结构由β-Zr薄膜围绕α晶粒组成。该薄膜 可以连续或轻度破损；α粒子基极基本上呈现平行 于周向的织构；位错密度等于10-14，断裂韧性大 于250MPa.m1/2。
核能就是指原子能，即原子核结构发生变化时释放出的 能量,包括重核裂变或轻核聚变释放的能量。1938年德国化 学家哈恩首次揭示了核裂变反应，他通过研究发现，铀235在中子的轰击下分裂成两个原子核，同时放出三个中 子，这一过程伴随着能量的放出，这个过程就是核裂变反 应，放出的能量就是核能。物质所具有的原子能比化学能 大几百万倍以至上千万倍。
238U和232Th资源丰富，为核能的利用提供 了广阔的材料来源。此外，由于铀238和钍232是 能够转换成易裂变核素的重要原料，且其本身在 一定条件下也可产生裂变，所以习惯上也称其为 核燃料。聚变燃料包含氢的同位素氘、氚，锂和 其它化合物等。核工程材料是指反应堆及核燃料 循环和核技术中用的各种特殊材料，如反应堆结 构材料、元件包壳材料、反应堆控制材料、慢化 剂、冷却剂、屏蔽材料等等。核材料必须置于设 有多重实体屏障的保护区内，并实行全面管制与 统计，防止损失与扩散。
原子物理学(原子的精细结构电子自旋)
旋极化材料。
自旋电子学
利用电子自旋的特性，开发新型 自旋电子学器件，如自旋晶体管
和自旋存储器等。
磁性材料研究
通过研究电子自旋的磁学性质， 有助于深入了解磁性材料的微观
结构和物理性质。
05 原子物理学的发展前景与 挑战
原子物理学与其他学科的交叉研究
原子核位于原子的中 心，电子围绕原子核 运动。
原子的电子排布
电子在原子核外的不同能级轨道 上运动，离原子核越远的轨道，
其能量越高。
电子按照一定的规律填充在不同 的能级轨道上，形成电子排布。
电子排布决定了原子的化学性质 和电子状态，是研究原子结构的
重要内容。
原子的能级与光谱
原子的能级是指原子内部电子 运动的能量状态，不同的能级 具有不同的能量。
原子物理学在新能源与技术中的应用
太阳能电池技术
01
原子物理学在太阳能电池技术中的应用，通过优化材料结构和
提高光电转换效率，为可再生能源的发展提供支持。
核聚变能源
02
通过原子物理学对核聚变反应过程的研究，实现可控核聚变能
源的开发，为未来能源供应提供可持续的解决方案。
磁约束核聚变装置
03
利用原子物理学的原理和技术，设计和建造磁约束核聚变装置，
当原子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放一定 频率的光子，形成光谱。
光谱分析是研究原子能级结构 和性质的重要手段，可以用于 元素分析和化学分析等。
02 原子核的结构与性质
原子核的组成
01
02
03
质子和中子
原子核由质子和中子组成， 质子带正电荷，中子不带 电。
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:放射性原子核衰变常数 大小只与原子核本身性质 有关，与外界条件无关; 数值越大衰变越快
放射性衰变规律
半衰期 (T1/2) 定义：一定量的某种放射性原子核衰变至原来 的一半所需要的时间
时间 t (T1/2 ) 放射性原 子核数目 0 N0 1 2 3 N0 /16 4 N0 /32 5 N0 /64 n N0 /2n
β 负或正电子 e± p n
物质的放射性和原子核的衰变
衰变
衰变
产生新核素
例如，核素X的衰变用下式表示
A- 4 4 XA Y He Z Z-2 2
上式中Y为新产生的核素。
衰变
原子核为什么会发生放射性现象呢？
如果某种核素是稳定的，它的核 内中子数与质子数的比例必须在 某一狭窄范围之内。 当质量数（即中子与质子的总和） 较小时，稳定核素的中子一质子 比基本为1， 随着质量数的增加，稳定核的中 子一质子比例由1.00一直增加到 大约1.56 当某种原子核内中子数与质子数 的比例超出与质量数相应的稳定 界限以外时，这种核就具有放射 性。 不稳定的核向着更稳定的方向自 发
基本衰变— 衰变
衰变——241Am(镅) 237Np（镎）
基本衰变——衰变
发生原因：母核中子或质子过多
反中微子
+ + + + + + + + +
+ 质子转变成中子，并且 带走一个单位的正电荷 中子转变成质子，并且 带走一个单位的负电荷
－
中微子
负衰变
衰变——3H 3He
中子
质子
正衰变 正衰变——11C 11B
1H
氢原子家族
132
铯原子家族
233U
235U
238
U
铀原子家族
原子核的质量
电子 me = 9.1×10-31 kg
= 5.48×10-4 u
质子 mp = 1.007276 中子 mn = 1.008665 u u
= 0.511 MeV/c2
= 938.256 MeV/c 2 = 939.550 MeV/c 2
放射性衰变基本规律 半衰期 放射性活度 物质和射线的相互作用
放射性
放射性
原子核自发地放射各种射线的现象
α β
主要射线种类
种类 α 氦原子 电磁波 质子 中子 符号
4He
电荷 （e) +2 ±1 0 +1 0
质 量 (u) 4.00279 5.486×10-4 0 1.007276 1.008665
基本衰变— 衰变
+ + + + + + +
从母核中射出 的4He原子核
238U4He
+ 234Th
放射性母核!!
+ +
粒子得到大部分衰变能
衰变的性质
能辐射α射线的物质的原子序数都大于82 母核放出的α粒子具有一定的动能 5兆电子伏的α粒子在空气中的射程约7厘米，在铅中 约 0.06毫米，在人体组织中约 43微米。所以一般 α 辐射的α粒子对人体外照射的损伤很小，通常不予考 虑。 但是，α粒子的电离本领很大，所以要防止α放射性 物质进入体内产生内照射 α粒子能被一张薄纸阻挡 在热中子反应堆中，对反应堆材料的影响不重要
（n，f）反应
中子与重核作用，重核分裂成两个碎片，平 均放出2~3个中子，并放出大量热量。
核反应与化学反应的区别
核反应吸收或释放出来的能量要比化学反应 吸收或释放出来的能量大得多，例如，一个 铀原子放射出α射线的能量比一个碳原于燃烧 释放出来的能量几乎大100万倍 核反应只涉及原子核，而与电子无关 碳原子的核特性是相同的，无论是纯净的碳 还是碳与其他元素的化合物（二氧化碳、石 蜡、碳氢化合物等）
原子核质量 = 原子质量 — 全部电子的质量 MN(Z,A) = Ma(Z,A) — Z me
忽略了电子的结合能 （ eV 量级）
原子的质量可以用质谱计精确测量(有表可查) 原子核质量可以精确确定
2.2 物质的放射性特性
放射性 放射性衰变
–基本衰变--衰变 –基本衰变--衰变 –基本衰变--衰变
（n，p）反应
出射粒子是质子 例如14N（n，p）14C，3He（n，p）3H等。 产生杂质原子 （n，p）反应使剩余核的中质比增加，中子过多，所以也是 具有β－放射性的，例如上例中产生的剩余核碳 -14就具有β－ 放射性 由于出射粒子是质子，它除了需要足够大的分离能以外，还 需要有相当大能量用来克服库仑位垒，所以一般慢中子引起 这种反应的几率较小，重靶核发生这种反应的几率很小，而 轻核的几率就比较大
中子
裂变产生的中子
慢中子 (<0.1ev)
快中子（>0.1Mev）
0.65% 99.3% 瞬发中子 缓发中子
• 裂变后百万分之一秒 左右放出 • 能量约在1~2兆电子伏 范围内，速度为 14000~20000千米/秒
• 裂变后几分钟的时间 内逐渐释放出来 • 平均能量约在0.5兆电 子伏左右
核反应
– 因此经常采用镉作为吸收热中子的物质。在反应堆中常用镉作控制 棒的材料，吸收中子以调节反应堆功率
由于中子辐射俘获反应使原子核的中质比增大，反应产物常 具有β－放射性，所以（n、γ）反应是人工制造β－放射性同 位素的有效方法 瞬间产物为靶核的同位素，因此对被辐射物质没有影响 例如，利用铀-238中子辐射俘获反应，可以制造出核燃料钚
β衰变的性质
带电粒子、质量小 β射线的能量对不同的核是不同的，大致为十 几千电子伏到3兆电子伏 由于这种粒子的质量小，只带一个电荷，其 射程比α粒子长，但产生电离的能力比α粒子 弱 完全吸收β射线所需要的物质长度：铝约5毫 米，铅约1毫米
基本衰变—— 衰变
+ + +
光子
+ +
（n，n）反应
（ n ， n ）反应就是中子与原子核的弹性散射， 中子在散射后，运动方向和动能都发生了改 变，靶核则受到反冲。 中子与物质相撞，物质的质量数愈大，中子 损失的能量愈小，这说明在防护中子辐照时， 不能像防护γ射线那样选择重物质作屏蔽材 料，而是要选择质量数较小的轻物质才行。
（n，2n）反应
辐照损伤定义：由于辐射作用而产生间隙原子及点 阵中相应留下空穴，就或多或少会在晶体中造成永 久的缺陷，从而引起材料物理性质的永久变化。这 样的效应通常称为辐照损伤。
2.3 核裂变原理
中子 自发裂变 核反应 核力 质能方程 结合能 重核裂变 裂变临界能量 裂变产物 裂变产生的中子 裂变能量 链式裂变反应 维持链式裂变的条件--临界质量 裂变维持的条件－临界
N0 /2 N0 /4
经过n个半衰期后，未发生衰变的放
射性原子核数目是原有的 1/2n
半衰期
部分核素的放射性半衰期
核素 半衰期
氮-16 7.3秒
镭-224 3.65天
钚-239 24000年
氚-3 12.4年
钴-60 5.2年
放射性活度（activity, A)
定义：放射性核素在单位时间(dt)内发生核衰变 的数目(dN)
离子键结合的化合物
–较活泼的金属元素和活泼的非金属元素，电子从一个 原子转移到另一个原子，形成阴离子和阳离子，分子 间靠离子间的强烈静电吸力，分解能力差
金属键结合的金属
–自由电子 –不会产生永久的辐射效应
中子的辐照损伤
几个基本概念：
–间隙原子、空穴：一个原子从点阵平衡位置移到两个平 衡位置之间的不平衡位置时称间隙原子，它留下的空位 称空穴。每一间隙原子必有一个相应的空穴。
– 质量重：能量大，但穿透能力差，射程短
–在反应堆中的影响可以忽略 粒子 –负／正电荷：ｅ-／ｅ+ –质量轻，但穿透能力强，射程长
射线
–不带电
– 穿透能力极强
电离的作用
作用
–使化合物的化学键破坏而分建成单体
共价键结合的化合物
–有机化合物及水等无机化合物，外层电子由两个原子 共用，抗分解能力差 –分解一个共价键需25ev
（n，α）反应
与（n，p）反应类似，慢中子引起重核的（n， α）反应的可能也很小，只有轻核才能发生 （n，α）反应。 例如： 10B （ n ，α） 7Li反应等，其热中子吸 收截面很大，所以常利用硼 -10 和锂 -6 作为 中子探测器，利用含硼石蜡作为快中子的屏 蔽材料。 产生杂质原子
4He
碳-12
碳-13 碳-14
6
6 6
6
7 8
12
13 14
12C
13C 14C
同 位 素
同位素
氕
2D
3
氘
2H
D 氚
3H
• 同一个元素家族，带有不同的中 子数，就是同位素。
• 同位素具有相同的化学特性，但 可能有不同的物理特性 • 同位素中有的会放出射线，称为 放射性同位素或放射性核素，其 余叫做稳定同位素
αβ γ n
微观粒子间碰撞有动量和能量的传递 1 电离作用 2 电离效应
改良品种
γ -刀，治癌
射线的穿透性
X 射线
X-ray
XCT-X射线CT扫描机
PET-正电子发射断层扫描机
带电粒子与γ射线
、 、 射线穿过物质时的特性 –物质发生电离或者电子激发 –扰动物质中的原子或电子 粒子 –正电荷： 4He
自发裂变
自发裂变是原子核在没有受到外界激发下而自行分 裂的过程，它是一种特殊类型的核衰变。这个现象 是由前苏联物理学家弗廖洛夫和佩特扎克于 1940年 发现的。 质量为中等以上的核，尤其是一些重元素，如铀236，从能量的角度讲都具有自发裂变的可能性