七 核化學(xué)課件

1、第六章 核化學(xué)核化學(xué)是源于物理學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)的一門中間學(xué)科。它包括：核反應(yīng)和能級(jí)；放射性衰變的類型和動(dòng)力學(xué)；放射性元素的形成和性質(zhì)；各同位素的物理和化學(xué)性質(zhì)的區(qū)別；物質(zhì)的核輻射效應(yīng)。放射性同位素的合成，標(biāo)記化合物的合成核反應(yīng)類型：核衰變放射性核射線核聚變輕核之間的反應(yīng)氫彈核裂變重核裂解成質(zhì)量大致相等的 兩個(gè)核原子彈，核電站1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性-鈾射線1897年，居里夫人正確預(yù)言，原子核釋放射線是一種十分普遍的現(xiàn)象放射性。（Z82)1899年，盧瑟福用實(shí)驗(yàn)證實(shí)射線有三種組分：射線，射線，射線1934年，約里奧發(fā)現(xiàn)人工放射性核素1 核衰變 放射性核素能自發(fā)地釋放出一種或一種以上射線

2、而轉(zhuǎn)變?yōu)閯e種核素，這種核轉(zhuǎn)化過(guò)程，稱為放射性核衰變，或稱為核衰變。一.核衰變的表示方法衰變綱圖二.衰變類型三. 衰變規(guī)律四. 半衰期一、表示方法1衰變 原子核自發(fā)地放射出粒子的轉(zhuǎn)變過(guò)程稱為衰變。 衰變主要發(fā)生于原子序數(shù)82的重元素核素。 衰變時(shí)釋出的氦核，稱為粒子。發(fā)生衰變的核稱為母核，新生成的核稱為子核。衰變可用下式表示： AZX A-4Z-2X + 42He + Q 式中Q表示衰變能。3.+ 衰變正電子流 AZX AZ-1X + e+ + +Q主要發(fā)生在中子相對(duì)不足的核素。 116C 115B + e+ + +Q 也發(fā)生在中子相對(duì)不足的核素。原子核先從核外較內(nèi)層的電子軌道俘獲一個(gè)電子，使之

3、與1個(gè)質(zhì)子結(jié)合轉(zhuǎn)化為中子，同時(shí)發(fā)射出1個(gè)中微子，隨之較外層的軌道上有1個(gè)電子躍入內(nèi)層填補(bǔ)空缺。由于外層電子的能量較內(nèi)層電子高，多余的能量就以X線的形式釋出 。4. 電子俘獲衰變：AZX + e AZ-1X + + Q 三、衰變規(guī)律 放射性核素的原子核由于其不穩(wěn)定性都要發(fā)生衰變，但卻不是在同一時(shí)間一起衰變，而是遵循一定規(guī)律，各自先后發(fā)生的，這就是衰變規(guī)律。即在一定時(shí)間內(nèi)衰變的原子數(shù)只和存在的總原子數(shù)呈正比，可用下式表示： dN/dt= N; Nt = N0e- t 是衰變常數(shù)，其含義是單位時(shí)間內(nèi)衰變掉的原子數(shù)占當(dāng)時(shí)存在的總原子數(shù)的百分比，各種核素的不同。 四.半衰期是指某核素的原子核數(shù)目衰變掉一

4、半所需要的時(shí)間，T1/2和的關(guān)系如下式： 五.放射性活度 放射性活度(A)是描述核素特征的一個(gè)輻射量，用單位時(shí)間內(nèi)的核衰變數(shù)(dps，衰變數(shù)秒)表示，其單位是秒-1(s-1)，實(shí)際含義是每秒核衰變次數(shù)。 1975年起統(tǒng)一使用的國(guó)際單位名稱為貝可勒爾(Becquerel)，簡(jiǎn)稱貝可(Bq)，1Bq=1s-1。 T1/2 數(shù)l0年來(lái)，活度沿用居里(Ci)為其專用單位，1Ci等于每秒3.710-10次核衰變，居里(Ci)被暫時(shí)保留與國(guó)際制單位并用二者的換算關(guān)系是： 1Bq 2.70310-11Ci 1Ci3.710-10B q 通常用毫居里(mCi)， l mCi0.00lCi 3.710-7B q

5、 ， 微居里(Ci)，lCi=0.001mCi3.710-4B q 鈾系4n+2核穩(wěn)定性的規(guī)律：1.Z82的核不穩(wěn)定2.具有2、8、20、28、50、82個(gè)質(zhì)子或中子的核比與其相鄰的核穩(wěn)定。（幻數(shù)）3.質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù)時(shí)核穩(wěn)定。4.中子n/質(zhì)子p比值，見圖。穩(wěn)定帶上方衰變，下方衰變。2 核輻射與物質(zhì)的相互作用 一、 電離和激發(fā)電離：當(dāng)具有一定動(dòng)能的帶電粒子通過(guò)物質(zhì)并與物質(zhì)相互作用時(shí)，它把本身一部分能量傳給了該物質(zhì)原子核外軌道上的電子，如果軌道電子獲得的能量足以克服原子核對(duì)它的束縛則電子脫離軌道成為自由電子，這個(gè)過(guò)程稱為電離。電離后的原子帶正電，與逸出的自由電子合稱為離子對(duì)。 電離損失與帶

6、電粒子的電荷平方成正比，帶電荷量愈大、軌道電子的庫(kù)侖作用力愈大，傳遞給電子的能量就愈多。電離損失與帶電粒子的速度成反比，速度愈小，帶電粒子與軌道電子接觸和作用時(shí)間愈長(zhǎng)，傳遞給電子的能量就愈大。如和-粒子相比粒子帶電荷量多，質(zhì)量也大、速度又小，所以在與物質(zhì)相互作用中電離損失大，而-粒子電離損失則小。 如果軌道電子獲得的能量不足以克服原子核的束縛，只從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，使原子處于激發(fā)狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為激發(fā)。激發(fā)狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，躍遷到高能級(jí)的電子會(huì)自發(fā)地躍遷到低能級(jí)，同時(shí)發(fā)射X射線。 二、軔致輻射 當(dāng)高速帶電粒子從原子核附近掠過(guò)時(shí)，因受核庫(kù)侖場(chǎng)作用而產(chǎn)生加速度，同時(shí)運(yùn)動(dòng)方向也發(fā)生偏折，帶電粒

7、子部分或全部動(dòng)能將轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂羞B續(xù)能譜的電磁輻射，這種電磁輻射稱為軔致輻射，這種形式的能量損失稱為輻射損失。 對(duì)于一定能量的帶電粒子，其軔致輻射損失正比于帶電粒子的電荷數(shù)和作用物質(zhì)的原子序數(shù)，而反比于帶電粒子的質(zhì)量，表明原子序數(shù)愈大、帶電粒子的電荷數(shù)愈多，軔致輻射損失愈大。相反，帶電粒子的質(zhì)量愈大，軔致輻射損失愈小。例如，在同一物質(zhì)中，。粒子的軔致輻射損失比能量相同的電子的軔致輻射損失約小107倍。所以重帶電粒子的軔致輻射損失可以忽略不計(jì)，主要考慮電子的軔致輻射損失。四、吸收作用 帶電粒子與物質(zhì)相互作用，除了極少部分能量因反散時(shí)而損失外，絕大部分能量被物質(zhì)所吸收。帶電粒子在物質(zhì)中穿行的距離叫射程

8、。射程的長(zhǎng)短取決于帶電粒子能量的大小、粒子的種類和通過(guò)介質(zhì)的性質(zhì)。在相同的能量下，粒子的質(zhì)量愈大，射程愈短。介質(zhì)的密度愈大，射程也愈短。射程短電離作用大，粒子能量的損失很快，例如，粒子要比粒子的質(zhì)量大，在介質(zhì)中，粒子的射程要比粒子的射程短得多。 五、 射線和X射線的作用 射線和X射線穿透物質(zhì)的能力很強(qiáng)，而且不能直接引起物質(zhì)電離，所以，它與物質(zhì)相互作用是非常復(fù)雜的。 1.光電效應(yīng) 當(dāng)能量比較低(0.1Mev)的射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，光子與原子相碰撞，即把能量全部交給了軌道上的電子，使之逸出，成為光電子，光子的能量全部被吸收，這種作用稱為光電效應(yīng)。 當(dāng)射線能量大于1.022Mev(2倍電子靜質(zhì)量能

9、)時(shí)，它與物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子(電子對(duì))。逸出的電子可以使物質(zhì)的原子或分子電離，或者激發(fā)。逸出的e+與物質(zhì)中的自由電子碰撞而被涅沒，同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)光子。 第四節(jié) 核輻射對(duì)人體的損傷機(jī)制 一、輻射致激發(fā)和電離機(jī)體內(nèi)水的輻照產(chǎn)物：輻照產(chǎn)物的繼發(fā)反應(yīng) 產(chǎn)生活化氧：HO , H2O2, O2 二、輻射致生物膜脂質(zhì)過(guò)氧化: 膜脂質(zhì)氫過(guò)氧化物機(jī)體的防御機(jī)制：三、輻射致癌氫氧自由基導(dǎo)致DNA的堿基發(fā)生突變過(guò)氧化氫氧化蛋白上的巰基3.放射性核素的來(lái)源一、從自然界的礦石中提取天然放射性核素 235U, 238U, 232Th, 226Ra等長(zhǎng)壽命天然放射性核素，可直接從礦石中提取。然而工藝復(fù)雜

10、，要經(jīng)過(guò)礦石開采、水冶、精制、濃縮等一系列加工過(guò)程。提取方法要根據(jù)礦石特性，用堿浸出法或酸浸出法從礦石中選擇性地將其溶解出來(lái)，再采用萃取法和離子交換法進(jìn)行分離、純化。如需制備某一特定天然放射性同位素如235U尚須利用其同位素的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，采用氣體擴(kuò)散法、氣體離心法或激光分離法等同位素分離方法，將235U與其它鈾同位素分離。 二、長(zhǎng)壽命天然放射性核素衰變子體的提取 天然放射系中每個(gè)母體核素均經(jīng)10次以上衰變，直至變成穩(wěn)定的鉛同位素，其間生成一系列子體核素，通過(guò)放射化學(xué)分離方法可以提取這些子體核素。例如，天然鈾中的238U因衰變不斷產(chǎn)生234Th(T24.10d)，經(jīng)過(guò)24.10d，23

11、4Th的積累量便達(dá)到平衡量的50，因此，238U是取得234Th的方便來(lái)源；又如從226Ra可以得到222Rn等。三、通過(guò)核反應(yīng)制備人工放射性核素 1932年，勞倫斯發(fā)明回旋加速器 1942年，費(fèi)米建立第一座核反應(yīng)堆反應(yīng)堆輻照法 利用253U或244Pu在核反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的大量中子流，轟擊原于核，引起核反應(yīng)，生產(chǎn)放射性核素。主要為(n,)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果是新原子核的原子序數(shù)不變，質(zhì)量數(shù)加l，使之中子相對(duì)過(guò)剩而造成不穩(wěn)定狀態(tài)，此類核素多發(fā)生-衰變。例如：32S(n,p) 32P人工制備放射性核素的主要核反應(yīng)：1. (n, )反應(yīng) 中子誘發(fā)，放出射線：59Co(n,)60Co;124Xe

12、(n,)125Xe125I; 239Pu(n,)240Pu(n, )241Pu241Am2. (n, p)反應(yīng) 快中子誘發(fā)，放出質(zhì)子 32S(n, p)32P 制備示蹤高比活度核素3. (n, f)反應(yīng)（核裂變反應(yīng)） 中子誘發(fā)，放出高能 235U(n, f)99Mo, 131I, 137Cs, 241Am.4. (n, )反應(yīng) 中子誘發(fā)，放出粒子 6Li(n, )3H 制備氚的主要方法從輻照過(guò)的核廢科中提取 受照射的核燃料原子核裂變后產(chǎn)生23個(gè)中等質(zhì)量的子核，即所謂裂變產(chǎn)物（有400余種），從中可以分離出很多種有實(shí)用價(jià)值的放射性核素，如99Mo、137Cs、131I等。四、加速器生產(chǎn) 用加速器

13、(主要是回旋加速器)加速的高能帶電粒子(如e、質(zhì)子、靶核，引起核反應(yīng)生產(chǎn)出放射性核素，大多數(shù)產(chǎn)物造成中子相對(duì)過(guò)少而不穩(wěn)定，例如：11C(p,) 12N。五、放射性核素標(biāo)記化合物的制備化學(xué)合成法以14CO為中間化合物的化學(xué)合成以14CO為原料，通過(guò)格氏反應(yīng)可得到14C-羧基標(biāo)記的脂肪酸和芳香族有機(jī)酸：以所得到的標(biāo)記羧酸為原料，經(jīng)適當(dāng)方法還原，可以得到相應(yīng)的14C標(biāo)記的醛和醇。以K14CN為原料合成菌核凈：放射性碘標(biāo)記化合物的化學(xué)合成同位素交換法同位素交換法 利用兩種不同分子中同元素的同位素交換過(guò)程，把示蹤原了引入欲標(biāo)記的化合物分子上是制備氚標(biāo)記化合物的重要方法，亦可制備碘、硫和磷的放射性標(biāo)記化合

14、物。 同位素交換法的持點(diǎn)是，方法簡(jiǎn)便，對(duì)復(fù)雜或難以用化學(xué)合成法制備的標(biāo)記化合物具有實(shí)用意義。其不足之處是，標(biāo)記位置難于確定。產(chǎn)品比活度較低，副產(chǎn)物多，產(chǎn)品分離純化困難。生物合成法 生物合成法，是利用動(dòng)植物、酶或微生物的生理代謝過(guò)程，將示蹤原子引入需標(biāo)記的化合物分子中的種方法。 生物合成法能標(biāo)記一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有生物活性，與天然化合物相同光學(xué)異構(gòu)體或難用其它標(biāo)記方法制備的化合物。但生物合成的標(biāo)記化合物產(chǎn)量少，標(biāo)記位置難于控制，副產(chǎn)物多且難分離。 用生物合成法可以制備核苷酸、蛋白質(zhì)、糖類及激素等C、P、S、I及3H的標(biāo)記化合物。例如用海綠藻合成均勻標(biāo)記的氨基酸。在酶的催化下進(jìn)行的標(biāo)記反應(yīng)：4.放射

15、性核素的應(yīng)用：科學(xué)研究方面，示蹤原子研究反應(yīng)歷程，藥物代謝，藥物作用機(jī)理，植物生長(zhǎng)等工業(yè)生產(chǎn)：材料檢測(cè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：種子處理，種子培育，害蟲防治，刺激植物生長(zhǎng)，保存食品醫(yī)學(xué)：腫瘤治療，組織成像在實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)中常用的基本技術(shù)包括：放射性核素示蹤技術(shù)。是以核素或其標(biāo)記化合物為示蹤劑，來(lái)顯示物質(zhì)在體內(nèi)、細(xì)胞內(nèi)或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的分布和轉(zhuǎn)移情況，了解其代謝途徑和轉(zhuǎn)變速度的方法，為醫(yī)學(xué)研究所廣泛采用。競(jìng)爭(zhēng)放射分析。利用放射性核素，核射線對(duì)各種元素或化合物進(jìn)行體外定量分析的一類方法，其中放射免疫分析法由于靈敏度高、特異性強(qiáng)、能獲得超微量定量結(jié)果而得到大范圍的使用。放射自顯影技術(shù)。利用核射線能使乳膠感光的原理而建立

16、的示蹤劑在生物體或組織標(biāo)本中分布定位的方法，用以研究組織結(jié)構(gòu)功能及藥物分布的規(guī)律。活化分析利用核射線轟擊各種元素從而對(duì)元素進(jìn)行定性和定量的體外超微量的分析技術(shù)，在醫(yī)學(xué)中主要用于人體內(nèi)各種痕量元素的測(cè)定。 臨床核醫(yī)學(xué)是核醫(yī)學(xué)的主要部分，它以直接利用放射性核素診斷和治療疾病為主體，其內(nèi)容一般又分為：功能測(cè)定和臟器顯像：可以進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)的觀察，它不僅能顯示幾乎全身所有組織器官的形態(tài)，而且能反映各臟器的功能變化，對(duì)受檢者安全、無(wú)痛苦。 體內(nèi)各種生物活性物質(zhì)的體外測(cè)定；包括激素、神經(jīng)肽、酶類、蛋白質(zhì)、抗生素、維生素、藥物、毒物以及小分子代謝物等300多種，檢測(cè)靈敏度高(可測(cè)到10-910-15克水平物質(zhì)

17、)，特異性強(qiáng)，為甲狀腺疾病、糖尿病、貧血、生長(zhǎng)障礙、胃潰瘍、高血壓、心腎功能不全、肝硬化、腦垂體功能異常、腎上腺功能異常、肝炎病毒感染等病理改變?cè)黾恿诵碌恼J(rèn)識(shí)和診斷手段，為探討治療方案的更新提供了客觀的依據(jù)。 使用開放性放射性核素治療疾病。放射性核素對(duì)甲狀腺功能亢進(jìn)，一些分化較好的甲狀腺癌轉(zhuǎn)移灶，真性紅細(xì)胞增多癥等疾病的治療，仍是當(dāng)前獲得較好療效的方法之一。第五節(jié) 核裂變和核聚變核能結(jié)合能和生成能質(zhì)子的質(zhì)量+中子的質(zhì)量原子核的質(zhì)量 1p + 1n 2D1.00728 + 1.00867= 2.01595 2.01355在核分裂前后或結(jié)合前后有質(zhì)量損失 m = 2.01595 - 2.01355

18、 = 0.00240 g mol-1愛因斯坦公式：E = mc2E = mc2 =0.0024(2.998 108)2 =2.161011 kg m2 s-2 mol-1 = 216109 J mol-1=216 GJ mol-1一個(gè)核子的結(jié)合能 E = 216 GJ / 6.0221023= 0.35810-12 J E = 4750 GJ mol-1 E =1.4110-12 J一、核裂變20世紀(jì)40年代的二戰(zhàn)期間，在E.Fermi的領(lǐng)導(dǎo)下，在芝加哥建造了第一座這樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)系統(tǒng)，稱為反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)了對(duì)核裂變反應(yīng)的控制。目前核反應(yīng)堆主要用于核電站，。從蘇聯(lián)1954年建成第一座實(shí)驗(yàn)核電站起，在

19、全世界這樣的核電站已有400多座。 裂變反應(yīng)235U + n 140Ba + 94Kr + 2n + Q 鈾-235原子核裂變放出約200MeV的能量。 一個(gè)碳原子燃燒時(shí)放出的能量為4.1eV。 鈾的裂變能是碳燃燒釋能的4.878萬(wàn)倍。 實(shí)現(xiàn)可控裂變反應(yīng)的裝置稱為裂變反應(yīng)堆。裂變反應(yīng)堆=堆芯+輔助系統(tǒng)組成。堆芯內(nèi)裝有核燃料，維持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，絕大部分裂變能以熱的形式釋出并由冷卻劑向外傳遞。核燃料是含有易裂變核素(鈾-235、鈾-233、钚-239中任意一種)的金屬或氧化物，通常覆以包殼材料，組成一個(gè)可以拆卸和更換的獨(dú)立單元 (組)，稱為燃料組件。輔助系統(tǒng)包括慢化劑、中子反射層、控制棒以及冷卻系

20、統(tǒng)、輻射屏蔽系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。核燃料：由鈾和钚的合金或氧化物組成，作為燃料元件(棒)的芯體，通常做成圓柱狀、板狀或粒狀。熱中子堆燃料元件的包殼材料必須選用熱中子吸收截面很低的材料，如鋁合金、鋯合金和鎂合金；快中子堆的則選用不銹鋼。 核燃料：包覆燃料顆粒的芯核為UO2或(U, Th)O2，外包覆疏松熱解碳、致密熱解碳(分內(nèi)、外兩層)和碳化硅三種鍍層。疏松層的作用是為氣態(tài)裂變產(chǎn)物和CO的貯存、芯核的腫脹提供空間，并防止裂變核反沖對(duì)內(nèi)致密層的損傷。外致密層不僅保護(hù)了碳化硅層，而且起到阻擋裂變產(chǎn)物釋放的作用。碳化硅層起到壓力殼的作用，阻擋了Cs、Sr和Ba等金屬裂變產(chǎn)物的釋放。 慢化劑：熱中子反應(yīng)堆

21、一般采用輕水(H2O)、重水(D2O)、鈹、石墨和氫化鋯等作慢化劑。控制棒：對(duì)反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)進(jìn)行控制，通常是向堆芯內(nèi)放入或取出容易吸收中子的材料。常用的控制材料有B4C、硼硅酸玻璃、Ag-In-Cd合金、鉿等。 冷卻劑：反應(yīng)堆冷卻劑應(yīng)是載熱性能良好的流體。在熱中子堆中常用的冷卻劑是輕水(H2O)、重水(D2O)、CO2、He，在快中子堆中則用液態(tài)金屬鈉。 反射層：為了防止堆芯的裂變中子泄漏到堆芯外部，在堆芯周圍一般設(shè)置反射層，盡可能將泄漏中子反射回堆芯。如鈹塊、石墨塊。 屏蔽射線要用高密度的固體，如鐵、鉛、重混凝土；屏蔽熱中子要用熱中子吸收材料，如硼鋼、B4C/Al復(fù)合材料。 反應(yīng)堆容器

22、：包容堆芯和一回路的冷卻劑，是反應(yīng)堆的一道安全屏障，而且在反應(yīng)堆全壽期內(nèi)不可更換。 一般采用高強(qiáng)度鋼。核反應(yīng)堆可根據(jù)用途分為以下幾種類型以產(chǎn)生中子束為目的的核反應(yīng)堆，包括研究堆、材料實(shí)驗(yàn)等。生產(chǎn)放射性同位素的核反應(yīng)堆。生產(chǎn)核裂變物質(zhì)的核反應(yīng)堆，稱為生產(chǎn)堆。提供取暖、海水淡化、化工等用的熱量的核反應(yīng)堆，比如多目的堆、低溫反應(yīng)堆。為發(fā)電而發(fā)生熱量的核反應(yīng)，稱為發(fā)電堆。用于推進(jìn)船舶、飛機(jī)、火箭等到的核反應(yīng)堆，稱為推進(jìn)堆。核反應(yīng)堆的類型：以產(chǎn)生中子束為目的的核反應(yīng)堆，包括研究堆、材料實(shí)驗(yàn)等。生產(chǎn)放射性同位素的核反應(yīng)堆。生產(chǎn)核裂變物質(zhì)的核反應(yīng)堆，稱為生產(chǎn)堆。提供取暖、海水淡化、化工等用的熱量的核反應(yīng)堆，

23、比如多目的堆、低溫反應(yīng)堆。為發(fā)電而發(fā)生熱量的核反應(yīng)，稱為發(fā)電堆。用于推進(jìn)船舶、飛機(jī)、火箭等到的核反應(yīng)堆，稱為推進(jìn)堆。二、核聚變?cè)?重原子核分裂放出核裂變能；反之，兩個(gè)輕原子核融合形成重原子核，叫做核聚變；發(fā)生核聚變反應(yīng)時(shí)放出的能量稱為核聚變能。目前人們最關(guān)心的聚變反應(yīng)是在氫元素的同位素之間發(fā)生的： D + T 4He + n +17.6MeV D + D T + P + 4.0MeV D + D 3He + n + 3.27MeV 要使兩個(gè)核融合發(fā)生聚變反應(yīng)必須克服它們間的靜電斥力。目前研究認(rèn)為，這可用“受約束的高溫等離子體”方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。1. 高溫 將聚變?nèi)剂霞訜岬缴蟽|度的高溫，這時(shí)燃料變成

24、正負(fù)電荷相等的混合氣體等離子體。其中所有粒子都處于高速無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它們之間發(fā)生碰撞產(chǎn)生聚變反應(yīng)，又稱熱核反應(yīng)。加熱等離子體的方法很多，如放電電流的歐姆加熱、中性束注入等。2. 約束 高溫等離子體必須約束在一定體積內(nèi)，使其有足夠的密度(n)，同時(shí)約束時(shí)間()要足夠長(zhǎng)，以保證有足夠大的反應(yīng)幾率，計(jì)算得出能量得失相當(dāng)?shù)膎之積稱為勞遜判據(jù)： 對(duì)D-T反應(yīng)，n1014s/cm3； 對(duì)D-D反應(yīng)，n1016s/cm3。1)磁約束(MCF)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力而繞磁力旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)橫越磁力線飛散掉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的約束。50年代發(fā)明的托卡馬克裝置就是磁約束裝置，目前世界各國(guó)普遍采用。我國(guó)安徽和四

25、川的研究所也有這類裝置。2)慣性約束(ICF)利用物質(zhì)的慣性達(dá)到約束的目的稱為慣性約束。 第六節(jié) 超鈾元素 錒系元素簡(jiǎn)介 Z90919293949596名稱釷鏷鈾镎钚镅鋦符號(hào)ThPrUNpPuAmCmZ979899100101102103名稱锫锎锿鐨鍆锘鐒符號(hào)BkCfEsFmMdNoLr一、錒系元素的發(fā)現(xiàn) 1828年發(fā)現(xiàn)釷1841年發(fā)現(xiàn)鈾1940年麥克米倫用熱中子照射鈾得到镎239Np西博格和麥克米倫在回旋加速器中用氘核轟擊鈾得到钚238Pu西博格提出假設(shè)，存在與鑭系相似的一系列元素。至1961年全部錒系元素（90-103）被合成出來(lái)，其中锿和鐨是在核爆炸的碎片中發(fā)現(xiàn)的。從1964年起開始合成

26、超錒系元素（或稱為超鐒元素）。至今已合成出118號(hào)元素。天然元素二、錒系元素簡(jiǎn)介 1. 價(jià)電子組態(tài) Z90919293949596名稱釷鏷鈾镎钚镅鋦符號(hào)ThPrUNpPuAmCmRn7s26d25f 26d15f 36d15f 46d15f 65f 75f 76d1Z979899100101102103名稱锫锎锿鐨鍆锘鐒符號(hào)BkCfEsFmMdNoLrRn7s25f 95f 105f 115f 125f 135f 145f 146d12. 氧化數(shù)Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md+III +III +III +III +III +III +III +III +

27、III +III +III +III+IV +IV +IV +IV +IV +IV +IV +IV +IV +IV +IV +IV +VI +V +V +V +V +VI +VI +VI +VI +VII 3. 電極電勢(shì)M2+/M Th Pa U Np Pu Am Cm Bk / V 0.7 0.3 -0.1 -0.3 -1.2 -1.95 -1.2 -1.6M2+/M Cf Es Fm Md No / V -2.1 -2.2 -2.37 -2.4 -2.5M3+/M Th Pa U Np Pu Am Cm / V -2.1 -2.35 -1.66 -1.79 -1.2 -2.07 -2.06M3+/M Bk Cf Es Fm Md No / V -2.01 -1.93 -2.0 -1.96 -1.7 -1.2M4+/M Th Pa U Np Pu Am Cm / V -1.83 -1.19 -1.38 -1.30 -1.25 -0.90 -0