原子核物理知識點歸納

1、原子核物理重點知識點第一章原子核的基本性質(zhì)1、對核素、同位素、同位素豐度、同量異位素、同質(zhì)異能素、鏡像核等概念的 理解。(P2)核素：核內(nèi)具有一定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)以及特定能態(tài)的一種原子核或原子。(P2 )同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同質(zhì)量數(shù)的核素所對應的原子。(P2)同位素豐度： 某元素中各同位素天然含量的原子數(shù)百分比。(P83)同質(zhì)異能素：原子核的激發(fā)態(tài)壽命相當短暫，但一些激發(fā)態(tài)壽命較長，一般把壽命 長于0.1s激發(fā)態(tài)的核素稱為同質(zhì)異能素。(P75 )鏡像核：質(zhì)量數(shù)、核自旋、宇稱均相等，而質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)互為相反的兩個核。2、 影響原子核穩(wěn)定性的因素有哪些。(P35)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的比例；

2、質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的奇偶性。3、 關(guān)于原子核半徑的計算及單核子體積。(P6)R= roA1/3 fmr°=1.20 fm電荷半徑：R=( 1.20 ±.30) A1/3 fm核力半徑：R=( 1.40 ±.10) A1/3 fm通常核力半徑>電荷半徑單核子體積：V = 4二R3二電二r； A334、核力的特點。(P14)1. 核力是短程強相互作用力；2.核力與核子電荷數(shù)無關(guān)；3.核力具有飽和性；4.核力在極短程內(nèi)具有排斥芯；5.核力還與自旋有關(guān)。5、 關(guān)于原子核結(jié)合能、比結(jié)合能物理意義的理解。(P8)結(jié)合能：B(Z, A) F；m(Z, A)C2 =Z ：(1,

3、1) (A - Z). ：(0,1) - Z ：(Z, A)表明核子結(jié)合成原子核時會釋放的能量。比結(jié)合能(平均結(jié)合能)：；(Z, A) = B(Z, A)/A原子核拆散成自由核子時外界對每個核子所做的最小平均功，或者核子結(jié)合成原子核時 平均每一個核子所釋放的能量。6、關(guān)于庫侖勢壘的理解和計算。(P17)1. r>R ,核力為0,僅庫侖斥力，入射粒子對于 靶核勢能V(r), rts, V(r) 0,粒子靠近靶 核，rtr, V(r)上升，靠近靶核邊緣 V(r)max, 勢能曲線呈雙曲線形，在靶核外圍隆起，稱 為庫侖勢壘。2. 若靶核電荷數(shù)為 Z,入射粒子相對于靶核12Ze2的勢能為：V(r

4、),在r=R處,g 0 r勢壘最高，稱為庫侖勢壘高度。乙Z2 e21V二贏0。（屮 +a；/3）乙、Z2,、A1、A2分別為入射粒子和靶核的電荷數(shù)及質(zhì)量數(shù)。7、 原子核的自旋是如何形成的。（P24）原子核的自旋又稱為角動量， 核自旋是核內(nèi)所有核子 （質(zhì)子和中子）的軌道角動量與自 旋角動量的矢量和。（P24）原子核自旋、磁矩和電四極矩 引起8、原子光譜精細結(jié)構(gòu)及超精細結(jié)構(gòu)的成因。光譜精細結(jié)構(gòu)由 電子自旋引起；超精細光譜結(jié)構(gòu)由卩子、所有奇A核等）,服從費米- n介子、所有偶A核等，特別地，偶一偶9、費米子波色子的概念區(qū)分。（P25） 自旋為半整數(shù)的粒子為費米子（電子、中子、中微子、 狄拉克統(tǒng)計；自

5、旋為整數(shù)的粒子為波色子（光子、 核自旋為0）,服從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計。10、什么是宇稱。（P26）宇稱是微觀物理領域特有的概念，描述微觀體系狀態(tài)波函數(shù)的一種空間反演性質(zhì)。11、本章習題。（P37）8 11-1當電子的速度為 2.5 10 m s時，它的動能和總能量各為多少?答:總能量E = mc2meC°.511106"924MeV1囂動能1-1= 0.413 MeV1-2.將粒子的速度加速至光速的0.95時，粒子的質(zhì)量為多少?答：圧粒子的靜止質(zhì)量m° =M 2,4 -2me:M 2,4 A4244.0026U931.4940爲粒子的質(zhì)量mmoR24.0026=1

6、2.8 18(6 = 2.128 10,3g1 - 0.95251-3 T=25 C, p=1.013 氷0 Pa 時, 的SO2時體系的質(zhì)量虧損。2心E-E 二 me 二、m7cS+O2t SO2的反應熱 Q=296.9 kJ/mol，試計算生成 1 mol答:=3.3 102 kg1-41kg的水從0 C升高到100 C，質(zhì)量增加了多少?答:1kg的水從0 C升高到100 C 需做功為 E =100cal = 4.1840 102J o=m =2100 4.184 103 1083 108= 4.64 102kg2382391-5 已知：m U =238.05078U;mU = 239.1

7、54325u;m 235 U i=235.043944u;m 236 U =236.045 58i2試計算239u, 236u最后一個中子的結(jié)合能.答：最后一個中子的結(jié)合能Bn 92,239 二 m 92,238m. - m 92,239 I - 4.7 7 M9e V2ZQ1）。試計算13c和54二；0 RBn 92,236 A m 92,235mn - m 92,236 I - 6.5 4 M7e V1- 6當質(zhì)子在球形核內(nèi)均勻分布時，原子核的庫侖能為13 N核庫侖能之差答：16c和17n核庫侖能之差為UEc3e24 5 二；07疋6 6江5X1 31.5"3101513= 4.

8、696 10 J=2.93MeV1-8利用結(jié)合能半經(jīng)驗公式，計算236 U,239 U最后一個中子的結(jié)合能，并與1-5式的結(jié)果進行比較.BZ, Ai；=aVA-asA23 -acA" -asym Z - N 2A-Bp最后一個中子的結(jié)合能Bn Z,A 二 M 乙 A-1 mn -M Z,A C2= Zm(1,1 )+(AZ 1 mn B(Z, A1 )+mn-ZM 1,1 - A -Z mn B Z, A 】二BZ,A -BZ,A-1236對 U ， Z =92, A =236, N =144Bn 92,236 二 B 92,236B 92,235 =6.66MeV對 239 U，Z

9、 =92,A=239, N =147，Bn 92,239=B 92,238 - B 92.238=5.20MeV1-11質(zhì)子、中子和電子的自旋都為1 2，以17 N 7為例證明原子核不可能由電子一質(zhì)子組成，但可以由質(zhì)子一中子組成.由核素表可查得：17n7的核自旋I =i,服從玻色統(tǒng)計；若由電子一質(zhì)子組成，則原子核由A個質(zhì)子和 A-Z個電子組成。由于質(zhì)子和電子都是費米子，則質(zhì)量數(shù)為 A電荷數(shù)為Z的原子核有2A-Z個費米子如果Z為偶數(shù)，則2A-Z為 偶數(shù)，于是該核為玻色子；如果 Z為奇數(shù)，則2A-Z為奇數(shù)，于是該核為費米子；對14n7長期平衡：母子體的放射性活度相等：A2 (t)' 2 N

10、 21。A(t).1 N1核，該核由14質(zhì)子和7個電子組成，應為費米子，服從玻色統(tǒng)計而由質(zhì)子一中子組成，則由7個中子和7個質(zhì)子組成，總核子數(shù)為偶數(shù)，其合成可以是整數(shù)。 服從玻色統(tǒng)計。第二章原子核的放射性1、關(guān)于放射性衰變指數(shù)衰減規(guī)律的理解和計算。（P39、P43）（1） 對單一放射性衰變，InN（t）=-入+n N（0），將其化為指數(shù)形式有 N（t）= N（O）e-T（2） 遞次衰變規(guī)律：母核A經(jīng)N次衰變，生成穩(wěn)定核素B,遞次衰變產(chǎn)物分別為Ai、A等，其衰變常數(shù)分別為入、心 入，衰變過程中第n個核素隨時間的變化規(guī)律為：nNn (t)二 No ' Cnen 土Cni 2n('l-

11、'n)('2-'n)('nn)2、描述放射性快慢的幾個物理量及其之間的關(guān)系。（P40）放射性快慢用衰變常數(shù) 人半衰期Ti/2和平均壽命工描述，其中：衰變常數(shù)k單位時間內(nèi)一個原子核發(fā)生衰變的概率：半衰期Ti/2:放射性核素數(shù)目衰變掉一半所需要的時間:平均壽命T原子核衰變常數(shù)的倒數(shù)：T1 / Z-dN/N(t)- dtIn 2T|/2 二3、關(guān)于放射性活度、衰變率等概念的理解和相關(guān)計算。（P40）1放射性活度：一個放射源在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)稱為它的放射性活度。A(t) = Noe其中，No為初始時刻含有的放射性原子核，-為衰變常數(shù)。2衰變率：放射源在單位時

12、間內(nèi)發(fā)生衰變的核的數(shù)目稱為衰變率J（t）二者的單位為居里（Ci）, SI制下為貝可（勒爾）（Bq）,其中1 Ci=3.7 M010 Bq4、暫時平衡、長期平衡的表現(xiàn)。（P46P47）暫時平衡：子、母體的放射性活度之比A2(t) _ N2A1(tN1一保持不變且2 _ ' 1A2 (t)A1(t)。5、 存在哪幾個天然放射系。（P48P50）釷系一即4n系，最終穩(wěn)定衰變產(chǎn)物為 208 Pb鈾系一即4n+2系，最終穩(wěn)定衰變產(chǎn)物 206Pb錒一鈾系一即4n+3系，最終穩(wěn)定衰變產(chǎn)物 207Pb6、 三個天然放射系中，核素主要的衰變方式有哪些。（P48）a衰變、3衰變、丫衰變7、 人工制備放射源

13、時，關(guān)于飽和因子的理解和制備時間的控制。（P53）人工制備放射源，中子注量率恒定時，當照射t0時間時靶物質(zhì)中生成的放射性活度為A（t）=叫二0（1 -e"0） =Nt6S，其中S = （1 -e0）稱為飽和因子，表明生成放射性核數(shù)呈指數(shù)增長，要達到飽和值需經(jīng)相當長時間。經(jīng)過6.65個半衰期可獲得 99%活度的放射源，因而控制制備的時間可提高成本。8、衰變常數(shù)的物理意義（詳見 2題）。9、本章習題。（P56）2.1經(jīng)多少半衰期以后，放射性核素的活度可以減少至原來的3%,1%,0.5%,0.01%?答:分別為 t =5.06T12 ； t=6.6T12 ； t=10.0T12 ； t=1

14、3.3T12.22已知半衰期分別為14.26d， 5730a， 4.468 109a,求其衰變常數(shù)。（以s為單位）答：1=5.62 10 Js ；2=3.84 10 J2s ； =4.92 108s2.3放射性核素平均壽命的含義是什么？已知 T12求。答：平均壽命為樣品所有核的平均壽命 N t tdt0T =經(jīng)過時間，剩下的核數(shù)目約為原來的37%.2.6人體內(nèi)含18%的C和0.2%的K。已知天然條件下14C與12C的原子數(shù)之比為1.2 1012， 14C的T12 =5730年；40K的天然豐度為0.0118%，其半衰期T12 = 1.26 109a。求體重I為75 kg的人體內(nèi)的總放射性活度。

15、據(jù)活度定義為 A t二 N t由于放射性核素處于平衡狀態(tài)，不隨時間而變化A =' 14 N 1440 N 40 .,CCKK0.6935730 365 24 60 607.5 104230.18企2 6.023 101.2 +1012.0110.693497.5 100.002 1.18 101.26 10365 24 6023二 6.023 1039.102= 3.12 1 03 4.76 1 0 7.88 1 03 Bq=0.213口 Ci2- 7已知90 Sr按下式衰變：9090Sr 3 ,28.1a > 90Y 卩,64Zr （穩(wěn)定）試計算純90Sr放置多常時間，其放射性

16、活度剛好與90丫的相等。答：由給定數(shù)據(jù) 10.693 h - = 2.82 10" hJ ；匕二0693" 10" h J28.1x365x24641 入21,1.08 燈 O' “crtmIn2 ln6 = 763.9h，2 - 1 '1 1.08 10 2.82 10-62-10 1000cm3海水含有0.4gK和1.8 10 gU。假定后者與其子體達平衡，試計算31000cm海水的放射性活度。答：其中40K是獨立存在的放射性，其中40K的豐度= 0.0 11 %，半衰期為T12 =1.277 109a。而U則包括235 U系（即錒鈾系）和23

17、8 U系（即鈾系）且處于平衡?？芍?35 U的豐度為0.720%，238 U的豐度為99.275%。0.69340 K放射性:A40K = N9 0.6930.4 6.023 101.17 10*1.277 X109 x 365x24x60x6040= 12.1Bq235 U系的放射性：對211Bi和227 Ac的分支比過程不影響活度的計算，按經(jīng)過 11次衰變,由于處于長期平衡,Ai=A0，A為235 U的放射性，所以變,A 235 U =116 6.023 102338 1.8 107.20 10 7.04 108 365 24 3600235=1.140 10 2 Bq238 U系的放射性

18、：對由于處于長期平衡,0.6938 211 Bi和227 Ac的分支比過程不影響活度的計算，按經(jīng)過 14次衰A0，A為235 U的放射性，所以0.6939A（8U ）=14 漢4.47 勺09 x36524 X36001.8 10 6.023 100.993238-0.311Bq第二章原子核的衰變1、a衰變、B衰變的衰變式的正確書寫；a衰變能、B衰變（三種衰變方式）衰 變能的計算；a衰變半衰期與衰變能的關(guān)系；關(guān)于 B躍遷級次的判別（對具體的 一個衰變，如何判別）；a能譜及B能譜的特點；什么是穆斯堡爾效應；什么是如3H、64Cu等的衰丫躍遷，有哪些方式?a衰變B衰變丫衰變B軌道電子俘獲（EC）定

19、義不穩(wěn)定核自發(fā)放出 a粒子而發(fā)生蛻變的過程核電荷Z改變而核子數(shù) A不變的自發(fā)核衰變過程 （弱相互作用，宇稱不守恒）原子核從激發(fā) 態(tài)通過發(fā)射丫 光子到較低能態(tài)的過程衰變方程ZAXT a；Yn t p + Vp t n + e + vp + eJ n + v射線性質(zhì)高速a粒子流電子：e-反中微子：質(zhì)量、電何=0，自旋=1/2，磁矩小正電子e+ 中微子：質(zhì)量、電 荷=0，自旋1/2, 磁矩小丫光子：短波長 的電磁波，靜止 質(zhì)量0、動質(zhì)量h vc2、自旋為1的波色子能量 范圍49 MeV幾十keV到幾MeV幾keV到十幾MeV變匕匕 衰厶冃M x (My +MHe)c2TaA-4織Z, A) -A(Z

20、 +1,A)織Z, A)-織Z -1, A) +2me織Z, A1,A)-BiEi活衰變條件m x > m Y +m Hem x > mYM X>M Y +2me2M x My > Bi /c原子核處于較 咼能態(tài)向低能 態(tài)躍遷放出丫能譜分立、不連續(xù)的能譜連續(xù)能譜子核反沖動能4 TaA-4TrEo2mRc2子核 動量mYvYPrhvc躍遷定則AI=O, ±1,且An =+1允許躍遷AI=O, ±, ±且An=一級禁戒躍遷AI = ±2, ±且An =+1二級禁戒躍遷AI=n-1, n且An -=0n級禁戒躍遷同質(zhì)異能躍遷

21、內(nèi)轉(zhuǎn)換相關(guān)衰變質(zhì)子發(fā)射中微子吸收雙B衰變B延遲中子發(fā)射特殊效應九,Ti/2 y,Tq(俄歇效應：軌道電子俘獲中，較外層的電子（L）向K層躍遷，多余的能量不是以特征 X射線形式放出，而是直接給了冋層電 子且電子脫離原子控制成為自由電子，這種效應稱為俄歇效應。穆斯堡爾效應： 無反沖丫共振 吸收2、衰變綱圖的正確畫法。具體到某一放射性核素的衰變,變。（P66、70）概率以忙衰變方式到64Ni基態(tài)。3、本章習題。(P92)3-1實驗測得226Ra的能譜精細結(jié)構(gòu)由T：1= 4.785MeV (95%)和 T：2 = 4.602 MeV ( 5%)兩種：粒子 組成，試計算：222答：1).子體Rn核的反沖

22、能mr A - 4衰變綱圖注意需要標注的元素：1.始、終核素及其宇稱.、自旋2. 初始核素半衰期3. 衰變類型，衰變能，所占分支比Tr1 -0.086M eVTr2 -0.082M eV2).226 Ra的衰變能丄AE0 TrT-.A4E01 =4.871MeV,E02 =4.685MeV3).激發(fā)態(tài)222 Rn發(fā)射的 光子的能量E 二 E01 -E°2 =0.186MeV3.2比較下列核衰變過程的衰變能和庫侖位壘高度：234 . .4 . .230234 . .12222234 . .16218Ut He+ Th ； Ut c+ Rn ； Ut 0+ Po。Q - : 92,234

23、 ；f ；：Z4 ;, ；：；90,230 i=4.875MeV庫侖位壘高度：匚乙Z2e2B 4“00(兀 3 + A' 3)答：由公式，衰變能:4He 230Th :Q =(234.040975 -230.033130 -4.002603)u =4.87MeV2漢90工(1.6><10/9 24二 8.85 1012 1.4 1015 23013 41312121223412222= 3.58 10 J=3.58 106.241 10=22.35M eV 對 U» C Rn :Q =11.773MeV , EB =63.46MeV ；7. 23416218 f對

24、 U- O Po:Q =34.487MeV , EB =80.77MeV .3- 4 238Pu的重要用途之一是做核電池，假定238Pu (/2=87.75 a, E尸5.4992 MeV )衰變能的5%轉(zhuǎn)換為電能，當電池的輸出功率為20 W時，該電池應裝多少克的238Pu?答: A E：.二 P 得:238P2014238Pu放射性活度A石= 4.456 1014 BqEa0.05 漢 5.4992 漢 1.6 漢 10AN = NT1/2= 719.13ml n2 MAT1/2N A = mT1/2MN a ln23-6 已知 64Cu =63.929766u,64Ni =63.92796

25、7u, 64Zn =63.929145u 求答：1)，B粒子的最大能量Eax =(63.929766 63.929145)uc2 = 0.000621 匯931.4940MeV =0.578MeVE汴ax =(63929766-63.927967UC2 -2mec2 =0.654MeV2)在電子俘獲衰變中中微子的最大能量E、max 二 63.929766 -63.927967 uc2 =1.676MeV 3-7求7Be e 7Lie反應中剩余核7Li和中微子的動能和動量答：由于剩余核質(zhì)量遠大于中微子質(zhì)量，有E。=Tr，所以 2 2 中微子動能：T、： E。=7.016929uc -7.0160

26、04uc =0.862MeV 中微子動量：P =T ：c=4.60 1022kg m s反沖核動能：2 2 2Tr = PrPE° 2 =56.3eV2mR 2mR 2mRc3-9指出能同時發(fā)生曠衰變、衰變和電子俘獲EC的條件。答： 曠衰變： M x Z,A .My Z 1,AB衰變：Mx Z,A My Z -1, A 2meEC :M x 乙 A My Z 1, A* /c23-12 137CsT12 =30.17a經(jīng)卩一衰變至激發(fā)態(tài)的強度=93% ,該核丫躍遷的內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)為:k =0.0976 , I I 5.66 , I MIL =0.260，試計算 W=gg的137 Cs 衰

27、變時每秒發(fā) 出的光子數(shù)。k Il答：-f K*M =K 丄上仏.lM N yI 丫 I K I ¥ II «K 'Vf=：K %/L =0.1193II IKIlN Ne =N 1.1193 = ' WAN 二血器 汽94 1 06 Bq3.13119Sn自激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)時發(fā)射24 keV的光子，為了補償發(fā)射體和吸收體之間的能級位移10eV,要求這兩者之間的相對運動速度為多少?答：由公式-E = E v'c10c 心 3 101所以 v = E 104 = 1.25cm s日2.4漢104第四章原子核反應1、核反應過程中遵守的守恒律的理解(電荷、能

28、量、動量、角動量、宇稱等守 恒律)。(P9697)對于核反應 a+Lb+B 可表示為 A (a,b) B, a=ai+a2+an； b=bi+b2+bn其中A、a、B、b為靶核、入射粒子、剩余核、出射粒子。核反應對應多種粒子和原子核反應(&、a2an)或者反應生成多種粒子(bi、b2 b n),每種可能的反應過程稱為反應道”，反應前過程稱為一個 入射道”,反應后過程稱為一個 出射道”。守恒律：(1) 電荷數(shù)、核子數(shù)守恒：ZA+Za =Zb +ZB； AA+Aa=Ab+AB(2) 動量、能量守恒：EA+Ea=Eb+ Eb ； Pa+ pa=pb+ pB(3) 角動量守恒：Ji = Jf

29、; Ji=Sa+ Sa+ Li； Jf=Sb+ Sb+Lf(4) 宇稱守恒：反應前后宇稱守恒n= n2、 關(guān)于核反應能、核反應閾能的計算。(P99、101)核反應能：Q Ymc2 =(Ma MA)c2 -(Mb MB)c2 =(Bb BB)-(Ba BA)其中：Q 0放能反應；Q : 0吸能反應核反應閾能：Tth =ma Fa Q = Aa 二AA.|QmAAa其中：吸能反應閾能存在，只有當入射粒子能量大于閾能，核反應才能發(fā)生；放能反應閾能為0。3、核反應截面的物理意義。(P103)意義：一個入射粒子入射到單位面積內(nèi)只含有一個靶核的靶子上所發(fā)生的概率，單位“b”N單位時間內(nèi)發(fā)生的核反應數(shù)數(shù)學表

30、達式：；-INs 單位時間內(nèi)的入射粒子 數(shù)漢單位面積內(nèi)的靶核數(shù)4、復合核模型中，復合核激發(fā)能的構(gòu)成。(P109)T (質(zhì)心系的動能)和入射粒子運動動能與靶核的結(jié)合能 BaA之和，即：E”二T： BaAmamATaBaA復合核的激發(fā)能為入射粒子的相對運動動能5、核反應分為哪幾個階段描述。(P106)(1)獨立粒子階段：粒子被靶核勢彈性散射”或吸收，粒子保持相對獨立性;(2 )復合系統(tǒng)階段：被靶核吸收相互作用形成復合系統(tǒng)，相互交換能量；（3）最后階段：復合系統(tǒng)分解為出射粒子和剩余核。6、 核反應截面的常用單位及換算。（P103）核反應截面的單位為巴（b），面積量綱，1b=10-28 m2=10-2

31、4 cm2。7、什么叫宏觀截面。（P105）定義：核反應中某一具體靶物質(zhì)單位體積的原子核數(shù)與該物質(zhì)的反應截面的乘積稱為該 物質(zhì)的宏觀截面。即；S = N；8、本章習題。（P119）4- 1.確定下列核反應中的未知粒子X :答：（a）180（d,pX，x=180; （b）x（p, a必丫，x =40Zr ;(c)12：Te(x,d$24l , x=；He。1921914-2利用下列數(shù)據(jù)，求核反應Os d,T Os的Q值。答： Q »；1,2 廣訂76,1921,3?-逬76,191= 13.136 -35.875-14.950 36.388 二-1.301 MeV4.3能量為6 MeV

32、的質(zhì)子投射到靜態(tài)的12C核上，試求質(zhì)心的運動速度。取質(zhì)子的質(zhì)量為1u。答:mavVama - mA11Ekmv21.6 10,7v2 =6 106 1.6 109得：v = 2.6 106 m/s224-4.求下列核反應的閾能：答：16O p,d 15O,Q - -13.44MeV ；Eth = Aa + Aa|q =14.28工106. Aa93 Nb p,d 92 Nb , Q = -6,62MeV ; Eth = 6.69MeV .209 Bi p,d 208 Bi , Q - -5.23MeV ； Eth =5.26MeV。4-6.能量為5.3MeV的a粒子投射到鈹靶上，引起8 Be（

33、 a nC反應，其反應能為5.702MeV。假設靶核處于靜止狀態(tài)，試求中子的最大和最小能量。答：由Q方程可得不同角度下出射粒子能量：I j Ab _ AaIL Ab - a+AaAbRS2 日*a+QAb +Ab.丿Ab +Ab在方括號前一般取正號。當v -0時，出射粒子向前，出射粒子能量最高，Eb 0=12.53MeV當v -180時，出射粒子向后，出射粒子能量最低，Eb 180=8.01MeV第五章核裂變和核聚變及核能的利用1、 關(guān)于易裂變核、不易裂變核、核燃料等概念的理解和舉例。（P123）熱中子能誘發(fā)裂變的核稱為易裂變核”如：235U、233U、239Pu ；熱中子不能誘發(fā)裂變的核稱為

34、易裂變核”女口： 238U、232Th。2、裂變能的分配。（P126）重核發(fā)生二裂變的裂變能可以表示為：Qf = ：Mc2 二M （Z0,A°） _M（Zi,Ai） _M（Z2,A2）_ .mnc2等式右邊第一項為激發(fā)態(tài)復合核的原子質(zhì)量，中間兩項為發(fā)射中子后碎片經(jīng)B衰變而形成的兩個穩(wěn)定核的原子質(zhì)量。V為裂變中發(fā)射的中子數(shù)。3、什么叫瞬發(fā)中子？緩發(fā)中子？ （P125）原子核裂變成兩個初級碎片，初級碎片是不穩(wěn)定的原子核，會直接發(fā)射中子，發(fā)射中子 后仍處于激發(fā)態(tài)的碎片進一步發(fā)射 丫光子退激，在上述過程中發(fā)射的中子和 丫光子都是在裂 變后小于10-16 s的短時間內(nèi)完成的，稱為瞬發(fā)中子。連續(xù)

35、的B衰變過程中，有些核素可能具有較高的激發(fā)能，其激發(fā)能超過了中子的結(jié)合能，就有可能發(fā)射中子，這時發(fā)射的中子在時間上受B衰變過程的制約，稱為緩發(fā)中子。4、 中子倍增系數(shù)的構(gòu)成及各項物理意義。（書中公式5-1-185-1-23） （P128）要維持現(xiàn)鏈式反應的基本條件，就是在考慮裂變損失的情況下，后一代總要大于等于前代中子總數(shù)。相鄰兩代中子的總數(shù)之比為中子倍增系數(shù)”：k嚴二二 二二_刖代中子總數(shù)維持鏈式反應基本條件 k：_1.其中，取“=為臨界狀態(tài)；取 “為超臨界狀態(tài)。在一個以天然鈾為核燃料的無限大的熱中子反應堆中，中子倍增系數(shù)為:f熱中子利用系數(shù)，可表示為被裂變材料吸收的熱中 子數(shù)熱中子總數(shù)每個

36、熱中子被235u俘獲后產(chǎn)生的中子數(shù)。若每次裂變產(chǎn)生廠個快中子，熱中子的裂變截面為G，其余過程還包括235U和238U的輻射俘獲（n, ）丫截面二故而：；快中子增殖因子，可表示為快中子裂變產(chǎn)生的中子 數(shù)熱中子裂變產(chǎn)生的中子 數(shù):>1熱中子裂變產(chǎn)生的中子數(shù)p逃脫共振俘獲的概率。設P為中子不泄露的概率，則有限大小的中子倍增系數(shù)應為：keff = f ； pP顯然，k -> keff 。5、 對反應堆進行控制的手段。（P129）反應堆控制主要是控制堆內(nèi)中子的密度，從而改變keff，用吸收中子截面很大的材料如鎘（Cd）和硼（B）做成的柱形棒作為控制棒，由它插入反應堆活性區(qū)的深淺來控制中子密

37、度。6、本章習題。（P136）5.1試計算一個235 U核俘獲一個熱中子發(fā)生裂變所產(chǎn)生的裂變能。已知：0,1 =8.071MeV ； .: 92.235 =40.916MeV ；(56,141 )= 49.9 8M e V 人(36,92 )=95.799MeV。Qf 二."： 0,1 ; -92.235 - I."-： 56,141 ： -36,9230,1 1=40.916 79.980 95.799 - 2 8.07 二 200.55MeV已知一個碳原子5.2 1kg235U全部發(fā)生裂變時所放出的能量相當于多少煤燃燒放出的能量。燃燒時放出4eV能量。答：1kg 235

38、 U放出能量相當于燃煤的噸數(shù)：W = ' 103AfQfQc竺 103 II23543= 2.55 10 T5.3. 什么是瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子？為什么說緩發(fā)中子在反應堆的控制中起決定的作用？原子核裂變成兩個初級碎片，初級碎片是不穩(wěn)定的原子核，會直接發(fā)射中子，發(fā)射中子 后仍處于激發(fā)態(tài)的碎片進一步發(fā)射 丫光子退激，在上述過程中發(fā)射的中子和 丫光子都是在裂 變后小于10-16 s的短時間內(nèi)完成的，稱為瞬發(fā)中子。連續(xù)的B衰變過程中，有些核素可能具有較高的激發(fā)能，其激發(fā)能超過了中子的結(jié)合能，就有可能發(fā)射中子，這時發(fā)射的中子在時間上受B衰變過程的制約，稱為緩發(fā)中子。緩發(fā)中子使反應堆周期 T大大延長

39、了，故而緩發(fā)中子在反應堆的控制中起決定的作用。5.4. 列出快中子與232 Th的增殖反應式。答:23392232233B 233B 一n + 90ThT 9°ThT 91 Pa-5.地球表面海水總量約為1018噸，海水中氫原子數(shù)與氘原子數(shù)之比為1:1.5 10,，試計算海水中蘊藏的氘聚變能的總量（用焦耳表示）答：W =.6.02 10231.007971018 106 1.5 10-43.15 1.602 10#J=1.04 10 J6第六章輻射與物質(zhì)的相互作用1、關(guān)于重帶電粒子電離能量損失率 Bethe公式的理解和應用重帶電粒子電離能量損失率稱為粒子的比能損失，定義式為:S 二-dEdx由電離