第4章带电粒子核反应瞬发分析剖析
2019_2020学年高中物理第4章核能本章优化总结课件鲁科版选修3_5
(3)核反应中的质量亏损并不是核子个数(即质量数)的亏损， 核子个数是守恒的．所谓质量亏损，也不是质量的消失， 只是在核反应过程中伴随着能量的辐射所体现出的相应部 分质量的减少．
3.利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中 反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有 新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核 能．
第4章 核 能
本章优化总结
原子核变化的类型 某种元素的原子核变成另一种元素的原子核的过程，有四 种常见的类型，分别为衰变、人工转变、重核裂变和轻核 聚变．不同的核变化过程中都伴随着核子(质子、中子)数目 的变化和能量变化．所有核反应的反应前后都遵守：质量 数守恒、电荷数守恒．
1．衰变 α 衰变：23982U→23940Th＋42He β衰变：23940Th→23941Pa＋－1 0e ＋β 衰变：3105P→3104Si＋01e γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级．
)，属__________；
(4)23952U＋10n→9308Sr＋13564Xe＋(
)，属________．
[解析] 根据质量数和电荷数守恒可判定： (1)中的未知核为42He，该反应属衰变； (2)中的未知核为42He，该反应属人工转变； (3)中的未知核为10n，该反应属于聚变； (4)中的未知核为 1010n，该反应属于裂变．
氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程为：31H＋
4 2
He―→
7 3
Li
，
已
知各
核
的
平
均
结
合
能
分
别
为
：
EH
＝
1.112
高中物理 第4章 核能单元总结提升课件 鲁科版选修3-5.pptx
解析 根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，由质量亏损及 爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核 和 α 粒子的动能． (1)核反应方程为150B＋10n→73Li＋42He. (2)核反应过程中的质量亏损为 Δm＝(10.016 77＋1.008 665－7.018 22－4.002 60) u ＝0.004 615 u， 释放出的能量为 ΔE＝0.004 615×931.5 MeV≈4.30 MeV.
Байду номын сангаас
程为12H＋21H→24He，因氘核的平均结合能为 1.1 MeV，氦核的 平均结合能为 7.1 MeV，故核反应过程释放能量．ΔE＝4×7.1
MeV－2×2×1.1 MeV＝24.0 MeV.故选 C.
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二、原子物理与动量、能量相结合的问题 1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、
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解析 (1)根据质量数、电荷数守恒，得 X 核的质量数为 239－235 ＝4，电核数为 94－92＝2，故“X”核为氦核，符号为24He.(2)钚核 衰变过程中的质量亏损 Δm＝239.052 2 u－235.043 9 u－4.002 6 u ＝0.005 7 u，根据爱因斯坦质能方程，得出衰变过程中放出的能 量 E＝0.005 7×931 MeV≈5.31 MeV.(3)钚核衰变成铀核和 X 核， 根据动量守恒定律，两者动量大小相等，根据 Ek＝12mv2＝2pm2 ， 得 X 核和铀核的动能之比EEkkMm＝Mm≈58.7.
5
【例 2】 已知氘核的平均结合能为 1.1 MeV，氦核的平均结合能
为 7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时
()
A．释放出 4.9 MeV 的能量 B．释放出 6.0 MeV 的能量
核分析基础第3章
• 入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散 射截面和能量损失因子是背散射分析中的 三个主要参量。
1.离子碰撞后和碰撞前的能量之比K称为运动 学因子.
2.入射粒子与靶原子核之间的库仑排斥力作 用下的弹性散射过程的微分截面称为卢瑟 福散射截面.
3. 能量损失因子 当入射粒子从靶样品表面穿透到靶内某一深度 处发生大角度散射时，离子在这段入射路径上要损 失一小部分能量，同样，在发生散射后，背散射粒 子从靶内射出样品表面到达探测器，在这段出射路 径上也要损失一小部分能量．离子在样品中入射和 出射路径上的电离能量损失，使在样品深部发生背 散射的粒子的能量在能谱上相对于样品表面发生背 散射的粒子能量往低能量侧展宽。 能量宽度ΔE正比于靶厚度和离子在靶物质中的 背散射能量损失因子。这能谱曲线向低能侧的展宽， 反映出了靶原子随深度的分布情况。因此，由背散 射能谱分析，可以获得靶原子的深度分布信息，建 立背散射谱峰宽度与靶厚度之间的关系。
三、应用实例 卢瑟福反散射分析可用于：样品表面层杂质成分和深度 分布分析，材料表面各种薄膜组成和厚度分析，薄膜界 面特性分析，化合物的化学配比分析，以及离子束混合 材料分析等。 例：表面杂质含量分析
在玻璃碳基体上，用真空镀膜法镀上一层极薄的Au元素。用 2MeV的4He+束做RBS分析，测到的背散射能谱如图所示，图中 用箭头标出了Au和C的背散射峰位。C基体很厚，它的能谱是连 续的，Au层很薄，背散射能谱呈一高斯形状的峰.
四、带电粒子瞬发分析的特点 1.有极高的选择性，干扰小； 2.核反应特性不受靶所处的物理和化学状态的影响；
（条件允许时）样品可以在高温和高压下被分析
3. 适合分析重基体中的轻元素；
特别是B、H、He、Li、Be、C、N、O、F、Na、Mg和A1
高中物理 第4章 核能归纳提升教案 鲁科版选修3-5
第4章核能几个重要的核反应核反应式与其相关的重要内容错误!U→错误!Th＋错误!Heα衰变实质2错误!H＋2错误!n→错误!He错误!Th→错误!Pa＋错误!eβ衰变实质错误!n→错误!H＋错误!e错误!N＋错误!He→错误!O＋错误!H质子的发现(1919年)卢瑟福错误!Be＋错误!He→错误!C＋错误!n中子的发现（1932年)查德威克错误!Al＋错误!He→错误!P＋错误!n人工放射性同位素的发现居里夫妇3015P→错误!Si＋错误!e正电子的发现(1934年)居里夫妇错误!U＋错误!n→错误!Sr＋错误!Xe＋10错误!n错误!U＋错误!n→错误!Ba＋8936Kr＋3错误!n重核的裂变21H＋错误!H→错误!He＋1n轻核的聚变变，四是聚变．核反应可用方程来表示,叫核反应方程．完成下列核反应方程，并指明它属于何种核反应．（1)错误!92U→错误!90Th＋（)属________;（2)错误!Be＋(）→错误!6C＋错误!n,属________；（3）21H＋错误!H→错误!He＋(）,属________；(4)错误!92U＋错误!n→错误!Sr＋错误!54Xe＋(），属________．【解析】根据质量数和电荷数守恒可判定：(1)中的未知核为错误!He，该反应属衰变;(2)中的未知核为错误!He，该反应属人工转变;（3）中的未知核为错误!n,该反应属于聚变；（4)中的未知核为10错误!n，该反应属于裂变．【答案】见解析1．(2013·陕西师大附中检测)1964年、1967年我国分别成功引爆了第一颗原子弹和氢弹,同时庄重承诺任何情况下决不首先使用核武器，决不向无核国家使用核武器．下列核反应方程表示两弹原理的是(）A.14， 7N＋错误!He→错误!O＋错误!HB。
错误!U＋错误!n→错误!Sr＋错误!Xe＋2错误!nC.错误!U→错误!Th＋错误!HeD。
错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n【解析】原子弹利用核裂变，而氢弹利用核聚变获得巨大核能，故B项对应原子弹的爆炸原理;D项对应氢弹的爆炸原理；A项为人工核转变;C项为核衰变反应．故答案为B、D。
离子束分析核反应分析 PPT
综述
核反应分析 利用特定得核
反应,测定反应 产物; 对轻元素有利
核反应分析原理
用带电粒子引起得核反应来进行材料得分析 工作,起始于上世纪五十年代后期,目前已发展成 为一种较为成熟得材料分析手段。特别对于轻元 素,不仅能给出元素含量,而且能给出元素得深度 分布。
入射粒子和靶和发生核反应得条件就是两者 得相对动能必须满足:
该方程可由能量守恒和动量守恒得出,详细推导请参见 《原子核物理》教材P197和P200。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
核反应分析原理
2、 核反应得产额:
• 定义: 入射粒子在靶中引起得核反应数与入射粒子数之比。 即一个入射粒子在靶中引起核反应得几率称为核反应得产 额
• 产额与截面得关系:截面大产额高。她们得不同之处在于, 截面仅仅与反应本身有关,而与靶得状态无关,即靶核得多 少,截面都相同。产额除了与截面有关外,还与靶核得多少 及物理状态有关。在核反应分析方法中,为了能定量得测 量,产额就是一个很重要得量。
综述
实验方法 核反应分析实验中常采用能量在 0、5～5MeV得p+ 、d+、4He+等带电粒子。一般用金硅面垒型探测器探测核反应 产生得带电粒子,用Nal(Tl)晶体或Ge(Li) 探测器探测γ射线。分 析系统同电子计算机连接,可以实现数据自动处理。
分析方法 分绝对法和相对法。绝对法就是根据核反应产额 同截面、靶元素含量、入射离子数目、探测立体角等得关系, 利用已知得核反应截面计算。相对法就是比较在相同实验条 件下待测样品和标准样品得产额或能谱实现得。
标样:Ta2O5
实验条件:2MeV得d束,束斑为2mm
流强为:200-1000μA
2018-2019学年高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变优质课件 粤教版选修3-5
(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量， 靠自身产生的热就可以使反应进行下去．
(3)轻核聚变更为安全、清洁，控制温度，可控制反 应，而且生成的废物数量少、易处理．
(4)热核反应的燃料在地球上储量丰富．
4．核聚变的应用． (1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚 变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高 压引发热核聚变爆炸. (2)可控热核反应：目前处于探索阶段． 5．太阳能． 太阳的主要成分是氢，太阳中心温度可达 1.5×107 K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着， 太阳能就来自于太阳内部聚变释放的核能．
反应，所以29325U 的裂变方程为29325U＋10n→15461Ba＋9326Kr＋310 n，故 A 错误、B 正确；链式反应在进行过程中，还需要
铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，
故 C 正确；根据释放出来的核能，结合质能方程ΔE＝Δ
mc2 可知，反应过程中，亏损质量为：
Δ
m
＝
解析：轻核聚变需要几百万摄氏度以上，使核子间的 距离达到 10－15 m 以内，发生聚变反应，选项 C 正确．
答案：C
拓展一 核裂变与链式反应的理解
1．重核裂变是一种天然现象吗？ 提示：重核裂变不是天然现象，是中子轰击才能发生 的核反应．
2．只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 提示：不一定，有中子轰击铀块，铀块的体积大于临 界体积，这样才可以产生链式反应．
3．为了使铀核裂变时放出的中子再引起其他铀核裂 变，使裂变反应不断地进行下去，形成链式反应，最好 是利用铀 235；铀块的体积必须大于其临界体积，如果体 积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，链式反应 就不会发生．
核分析技术
1.核分析技术是利用中子、光子、离子、正电子与物质原子或者原子核的相互作用，采用核物理实验技术，研究物质成分和结构的一种分析方法。
它包括活化分析、离子束分析、核效应分析三大类。
2.中子活化分析在微量和痕量元素分析中有重要的地位：高灵敏度，多元素、非破坏性元素分析的可靠方法。
中子活化分析应用：热中子：地质样品分析，环境样品分析，生物医学样品分析，考古样品分析；快中子：金属中O，Be元素分析，蛋白质，碳氢化合物中的N分析原理：中子活化分析是利用中子辐照样品，使其与原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。
步骤：样品制备、中子辐照样品、取出样品冷却，分离、测量、数据处理。
中子活化设备：辐照中子源，样品传送设备及必要的分离设备，射线能量和强度测量设备，数据记录和处理设备。
中子源1012-1015/cm2.s，但不均匀，中子能量单一，且产额各向同性，但通量大小会随时间变化，多用于快中子活化分析；量小。
中子活化反应：（n，γ）、（n，p）、（n，α），【（n，2n）】射线一般为γ射线，探测器：以前是NaI（Tl），现在多用Ge（Li）或者高纯锗探测器不同元素通过不同的中子反应道形成相同的待分析核素（裂变反应也可以提供初级干扰）。
如63Cu（n，γ）64Cu 【64Zn（n，p）64Cu】；59Co（n，γ）60Co【60Ni（n，p）60Co】；干扰元素的含量。
3.带电粒子活化分析的对象：表面层轻元素分析（轻元素库仑势垒低）及某些重元素分析（用的样品均为固体样品），只能给出薄层轻元素总量，不能给出深度分布应用：半导体中的轻元素分析（如O（3He，p），C（d，n），B（p，n））光子与原子核的反应都是阈能反应。
带电粒子活化生成的核素大多具有+β衰变，故可测正电子淹没辐射光子强度来确定元素含量。
采用符合相加法可以减少本底计数。
干扰多为初级干扰。
高中物理 第四章《核能》课件 鲁科版选修3-5
2•93253U、核01能n ：裂154变61B中a有+ 39质62 K量r+亏3损01n，因而有核能的释放
1kg 铀235
2000t＝2×106kg煤
• 核反应堆的结构和基本原理
– 石墨堆、重水堆、轻水堆 – 压水堆（秦山二期、大亚湾二期）
– 沸水堆（压力小、安全性高、体积大。秦山三 期）
– 平均结合能：是指 核子结合成原子核 时每个核子平均放 出的能量，也是把 原子核重新分解成 自由核子时每个核 子平均吸收的能量 。平均结合能越大 ，原子核越难分离 。
• 质能方程与质量
亏损
核子平均质量
– E＝mc2
– △E＝ △mc2
D
– 实验发现，任何一个原子
E
核的质量总是小球组成它
F
的所有核子的质量之和，
热核反应
裂变反应
相同的核燃料释放的能量多
反应中放射物质的处理较易
反应中的核燃料资源较丰富
目前控制聚变反应还有困难 核反应发生条件较易实现
• 研究现状与发展前景
• 1、 （交） P65/6、P70/2 • 2、《学案》P45/1-4，P51/1-6
物理3-5
• 核力（nuclear force)
– 强力（强相互作用） – 短程力，作用范围在2fm
左右
– 核力与核电荷无关 – 核子不能无限靠近，在
某些情况下表现为斥力 。大体上说核子间的距 离在0.8~1.5fm 之间表 现为引力；小于0.8fm表 现为斥力，大于4~5fm 时核力急剧下降，几乎 消失；大于10fm时，核 力消失。
约10-14m 约10-15m
• 核素图
– 核素（nuclide）：具 有一定核电荷数和质 量数，并且具有同一 能态的一种原子核或 原子，称为一种核素 。通常核素可简记为 AX （如13C）
2016-2017学年高中物理第4章波与粒子第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护教师用书鲁科版选修3-5
第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护学习目标知识脉络1.了解聚变反应的特点及其条件，并能计算核聚变释放的能量．(重点)2.了解可控热核反应及其研究和发展前景．(难点)3.了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类．(重点)4.了解核能利用的优势、危害及其防护措施．(重点)轻核聚变与可控热核聚变反应[先填空]1．轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．2．太阳内部核聚变的反应方程21H＋31H→42He＋10n.3．核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．4．物质第四态——等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变．5．约束等离子体的三种方式引力约束、磁约束、惯性约束．[再判断]1．太阳中发生的是可控热核聚变反应．(×）2．轻核发生聚变反应不需要条件．(×）3．轻核发生聚变反应核子必须接近到核力发生作用的范围．(√）[后思考]为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的能力？【提示】氢弹爆炸是热核反应，需要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹能力的国家才能制造氢弹．[核心点击]1．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温．2．轻核聚变是放能反应：从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．3．核聚变的特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．(3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆．4．核聚变的应用(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．5．重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多原料的蕴藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1 L海水中大约有0.03 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能目前，除氢弹以外，人们还不能控制它1．以下说法正确的是( )A．聚变是裂变的逆反应B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，所以聚变反应又叫热核反应D．裂变与聚变均可释放巨大能量E．裂变反应速度可以实现人工控制，但却不容易控制轻核聚变反应速度【解析】聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错．聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错．核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远大于所吸收的能量，因此聚变反应还是释放能量的，故C、D正确，现在已经能实现裂变反应速度的人工控制，但除氢弹外，还不能实现轻核聚变的人工控制，E正确．【答案】CDE2．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )【导学号：18850054】A.31H＋21H―→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H―→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n―→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变E.10n＋63Li―→42He＋31H是原子核的人工转变反应【解析】31H＋21H―→42He＋10n是轻核聚变反应，A正确，B错误；235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr ＋310n和235 92U＋10n―→140 54Xe＋9438Sr＋210n均为重核裂变反应，C正确，D错误；10n＋63Li―→42He＋31H 是用人工方法获得轻核聚变燃料的人工转变反应，E正确．【答案】ACE3．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H＋31H―→42He＋x，式中x是某种粒子．已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为 2.014 1 u、3.016 1 u、4.0026 u和 1.0087 u；1 u＝931.5 MeVc2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数字)．【解析】根据质量数和电荷数守恒可得x是10n(中子)．核反应中的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u所以该反应释放出的能量为ΔE＝Δm·c2＝17.6 MeV.【答案】10n(或中子) 17.6对轻核聚变理解的两个误区(1)误认为聚变就是裂变的逆反应．产生这种误区的原因是对聚变和裂变的本质没有理解透，裂变时重核分裂成中等核，而聚变是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应．(2)不能正确判断聚变、裂变、衰变及人工转变的方程．这是由对以上四种核反应方程的理解不到位造成的．这四种方程在形式上很相近，因此判断时容易混淆出错，要想正确判断必须抓住它们的实质：核聚变是轻核结合成质量较大的核，也会放出中子；重核裂变时铀核捕获中子裂变为两个或更多个中等质量的核，并放出几个中子；人工转变常用α粒子或中子去轰击原子核，产生新原子核并放出一个或几个粒子；衰变是原子核自发地转变为另一种核，并向外辐射出α粒子或β粒子的反应，衰变根据向外辐射粒子的不同分为α衰变和β衰变两种．核能的利用及环境保护[先填空]1．核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂．工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能．燃料：反应堆以235 92U为燃料．2．核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器．3．核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低．(2)核电站对环境污染比燃煤发电小得多．4．核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性．(2)放射性物质泄漏，产生核污染．(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏．[再判断]1．太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行．(√）2．磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内．(√）3．目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电．(×）[后思考]原子弹和氢弹的装置有何不同？【提示】(1)原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置．(2)氢弹是一种靠惯性约束、不需人工控制而实现聚变的反应装置．[核心点击]1．核能利用核原料提供的能量巨大， 1 kg铀释放的全部能量大约相当于 2 700 t标准煤完全燃烧放出的能量．地球上的常规能源一般都无法跟核能相比．除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，如果能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广阔．热核反应所需的氘更是储量丰富．核原料的运输和储存方便，如：一座100万千瓦核电站一年所需原料铀，只需6辆卡车就可全部运到现场．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护．2．环境保护核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳．这些措施大大提高了核能利用的安全性．3．废料处理对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库．加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性．4．核电站(1)原理原子核的链式反应是在人工控制下进行．释放的核能转化为内能，再由蒸汽轮机带动发电机转化为电能，使核能为人类和平建设服务．(2)优点①核能发电比燃煤发电的成本低，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30 t 左右，而同样功率的燃煤发电站每年要消耗250万吨优质煤．②核电站对环境的污染要比燃煤发电小得多．4．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到 4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( ) A．核能发电对环境的污染比火力发电要小B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D．所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能E．如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理更简单，对环境污染更小【解析】目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能是比较清洁的能源，故A、C 正确，B、D错，如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理起来比铀核裂变废料更容易，对环境污染也更小，E正确．【答案】ACE5．关于核能的利用，下列说法正确的是( )A．核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B．采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C．核电站对环境的污染比燃煤发电大D．核燃料的危害主要是其具有放射性E．太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能【解析】核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确．“内爆法”难度大，但材料利用率高，B正确．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护，C错误．放射性对人体和环境都有危害，D正确，太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量，E错误．【答案】ABD。
高中物理 第四章章末总结(含解析)粤教版选修35
【步步高】2014-2015学年高中物理第四章章末总结（含解析）粤教版选修3-5一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较名称核反应方程时间其它衰变α衰变238 92U→234 90Th＋42He1896年贝可勒尔β衰变234 90Th→234 91Pa＋0 -1e裂变23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n＋141MeV1938年原子弹原理聚变21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV氢弹原理人工转变正电子2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋＋1e1934年约里奥—居里夫妇发现质子147N＋42He→178O＋11H1919年卢瑟福发现中子94Be＋42He→126C＋10n1932年查德威克2.解题时注意事项 (1)熟记一些粒子的符号α粒子(42He)、质子(11H)、中子(10n)、电子( 0-1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．例 1 在下列四个核反应中，X 不表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________． A.147N ＋42He→17 8O ＋X B.2713Al ＋42He→3015P ＋X C.21H ＋31H→42He ＋XD.23592U ＋X→9038Sr ＋13654Xe ＋10X解析 在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A 中，未知粒子的质量数为x ：14＋4＝17＋x ，x ＝1，其电荷数为y ：7＋2＝8＋y ，y ＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B ，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x ，x ＝1，电荷数：13＋2＝15＋y ，y ＝0，所以是中子(10n)；对C ，未知粒子的质量数：2＋3＝4＋x ，x ＝1，电荷数：1＋1＝2＋y ，y ＝0，也是中子(10n)；对D ，未知粒子质量数235＋x ＝90＋136＋10x ，x ＝1，电荷数：92＋y ＝38＋54＋10y ，y ＝0，也是中子(10n)，故方程中X 不是中子的核反应只有A.A 、B 为原子核的人工转变． 答案 A AB二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间． 计算公式：N ＝N 0(12)n 或m ＝m 0(12)n，其中n ＝tT 1/2，T 1/2为半衰期． 2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X→A′Z′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 根据质量数、电荷数守恒得 A ＝A′＋4n Z ＝Z′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和β衰变次数m .(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．例 2 (单选)某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析 根据(12)t T 1/2＝18，得t T 1/2＝3，因为t ＝11.4天，所以T 1/2＝11.43＝3.8天，选D.答案 D 例3图1(单选)放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( ) A ．a ＝82，b ＝211B.21083Bi→210a X 是β衰变，21083Bi→ b81Tl 是α衰变 C.21083Bi→210a X 是α衰变，21083Bi→ b81Tl 是β衰变 D. b81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb解析 由21083Bi→210a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由21083Bi→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由20681Tl →20682Pb 发生了一次β衰变．故选B. 答案 B三、核能的计算方法 1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm .(2)根据爱因斯坦质能方程E ＝mc 2或ΔE ＝Δmc 2计算核能．方程ΔE ＝Δmc 2中若Δm 的单位用“kg”、c 的单位用“m/s”，则ΔE 的单位为“J”；若Δm 的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式1 u 相当于931.5 MeV 推算ΔE ，此时ΔE 的单位为“兆电子伏(MeV)”，即原子质量单位1 u 对应的能量为931.5 MeV ，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．例4 试计算用α粒子轰击铍(94Be)核发现中子的核反应中所释放的能量．(已知铍核、碳核、α粒子和中子的质量分别为m Be＝9.012 19 u，m C＝12.000 u，mα＝4.002 6 u，m n＝1.008 665 u．1 u＝1.660 566×10－27kg)解析核反应方程为94Be＋42He→126C＋10n＋ΔE，核反应中的质量亏损为Δm＝m Be＋mα－m C －m n＝9.012 19 u＋4.002 6 u－12.000 0 u－1.008 665 u＝0.006 125 uΔE＝Δmc2＝0.006 125×931.5 MeV≈5.705 MeV或ΔE＝0.006 125×1.660 566×10－27×(3×108)2 J≈9.15×10－13 J答案 5.705 MeV(或9.15×10－13 J)例5 (单选)已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时( )A．释放出4.9 MeV的能量B．释放出6.0 MeV的能量C．释放出24.0 MeV的能量D．吸收4.9 MeV的能量解析依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为21H＋21H→42He，因氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，故氘核的结合能为E1＝2×1.1 MeV，氦核的结合能E2＝4×7.1 MeV，于是吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0 MeV，式中负号表示释放核能，故选C.答案 C四、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒．2．核反应过程若在匀强磁场中发生，粒子在磁场中做匀速圆周运动，衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆．例6 用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？解析(1)核反应方程为63Li＋10n→31H＋42He＋4.8 MeV(2)依据ΔE＝Δmc2得Δm＝4.8931.5u≈0.005 2 u (3)根据题意有m1v1＝m2v2式中m 1、m 2、v 1、v 2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能E k ＝p 22m ，可得它们的动能之比为E k1∶E k2＝p 22m 1∶p 22m 2＝12m 1∶12m 2＝m 2∶m 1＝4∶3.(4)α粒子的动能E k2＝37(E k1＋E k2)＝37×4.8 MeV≈2.06 MeV答案 (1)63Li ＋10n→31H ＋42He ＋4.8 MeV (2)0.005 2 u (3)4∶3 (4)2.06 MeV1．(单选)下列说法不正确的是( ) A.21H ＋31H→42He ＋10n 是聚变B.23592U ＋10n→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 是裂变 C.22688Ra→22286Rn ＋42He 是α衰变 D.2411Na→2412Mg ＋ 0－1e 是裂变 答案 D解析 原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子或β粒子后，变成新的原子核的变化，如本题中的C 和D 两选项．原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程．裂变是重核分裂成质量较小的核，如B 选项．聚变是轻核结合成质量较大的核，如A 选项．由上述可知D 选项是错误的． 2．(单选)一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m .那么下列说法中正确的有( )A ．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B ．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m /4发生了衰变C ．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m /8D ．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M /2 答案 C解析 经过两个半衰期后铀元素的质量还剩m /4，A 、B 项均错误；经过三个半衰期后，铀元素的质量还剩m /8，C 项正确；经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M －m2，故D 项错误． 3．(双选)图2238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次①衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次②衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图2所示．则图中的( ) A ．a ＝84，b ＝206B ．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C ．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 D.23892U 经过10次β衰变，8次α衰变可变成20682Pb 答案 AB解析 ①是β衰变，②是α衰变，因此a ＝84，b ＝206，23892U 经过10次β衰变和8次α衰变可变成质量数为206，电荷数为86的元素．4．一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10－25kg ，钍核的质量为3.786 567×10－25kg ，α粒子的质量为6.646 72×10－27kg.在这个衰变过程中释放出的能量等于________J ．(保留两位有效数字) 答案 8.7×10－13解析 因为Δm ＝m U －m Th －m α＝3.853 131×10－25kg －3.786 567×10－25kg －6.64672×10－27kg≈9.7×10－30kg故ΔE ＝Δmc 2＝9.7×10－30×(3×108)2J≈8.7×10－13J5．两个动能均为1 MeV 的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：21H ＋21H→31H ＋11H. (1)此核反应中放出的能量ΔE 为______________．(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是__________．(已知m 21H ＝2.013 6 u ，m 31H ＝3.015 6 u ，m 11H ＝1.007 3 u) 答案 (1)4.005 MeV (2)1.001 MeV解析 (1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为： Δm ＝(2×2.013 6－3.015 6－1.007 3) u ＝0.004 3 u ， ΔE ＝Δmc 2＝0.004 3×931.5 MeV≈4.005 MeV.(2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零．因核反应中的动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零．设其动量分别为p 1、p 2，必有p 1＝－p 2.设碰后质子和氚核的动能分别为E k1和E k2，质量分别为m 1和m 2.则E k1E k2＝12m 1v 2112m 2v 22＝m 1v 21m 2v 22＝p 21m 1p 22m 2＝m 2m 1＝31， 故新生的氚核具有的动能为E k2＝14ΔE ＝14×4.005 MeV≈1.001 MeV.6．假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦核的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u ，中子的质量是1.008 7 u ，氦核同位素的质量是3.015 0 u. (1)聚变的核反应方程是____________________，在聚变核反应中释放出的能量为______MeV(保留两位有效数字)．(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，核反应方程为31H ＋42He→73Li ，已知各核子平均结合能分别为E H ＝1.112 MeV 、E He ＝7.075 MeV 、E Li ＝5.603 MeV ，试求此核反应过程中释放的核能．答案 (1)21H ＋21H→32He ＋10n 3.3 (2)7.585 MeV 解析 (1)根据题中条件，可知核反应方程为21H ＋21H→32He ＋10n核反应过程中的质量亏损： Δm ＝2m H －(m He ＋m n )＝2×2.013 6 u－(3.015 0＋1.008 7)u ＝3.5×10－3u由于1 u 的质量与931.5 MeV 的能量相对应，所以氘核聚变反应时放出的能量： ΔE ＝3.5×10－3×931.5 MeV≈3.3 MeV. (2)31H 和42He 分解成7个核子所需的能量为E 1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV7个核子结合成73Li ，释放的能量为E 2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为ΔE ＝E 2－E 1＝39.221 MeV －31.636 MeV ＝7.585 MeV.。
高中物理第4章核能第2节核裂变铀原子核的裂变素材鲁科版选修3_5
铀原子核的裂变铀原子核裂变现象的发现还得从美籍意大利物理学家费米利用中子轰击铀核的实验研究工作谈起。
当人工放射性核素发现以后，科学家们就纷汾利用α粒子、质子以及中子去轰击周期表上各种元素，以求获得更多的人工放射性核素。
而费米就是利用α粒子轰击铍能发射中子的核反应过程，把镭和铍均匀混合在一起，就可以制成能发射大量中子的镭－铍中子源。
然后，利用这些中子去轰击各种元素，并用自制的高灵敏度盖革—弥勒计数管进行测量。
结果发现将近六十多种被中子照射过的元素中，约有四十多种能产生放射性核素。
后来，费米在长期的实验工作中发现，如果把所用的镭－铍中子源加以适当改进，在中子源和银圆筒之间加上一层石蜡或其它含氢物质，就能使银的放射性强度大大增加，这可从盖革—弥勒计数管上得到反映。
这是因为镭－铍中子源所发射的快中子能量很大，不易和银发生反应。
现在通过石蜡后快中子被减速成热中子，其能量和分子热运动能量相当，即能量为0.0253电子伏或速度为每秒2200米。
由于热中子运动速度很慢，它在核周围的停留时问就会加长，因此和核作用的机会也就越多，所产生的放射性也就越强，计数就大大增加。
费米在获得热中子后，重新对铀核进行轰击试验。
看它能否被铀核俘获生成更多的原子序数大于92的93、94……一系列超铀元素。
然而，大量实验结果证明，在铀核俘获中子后的生成物中，呈现出非常复杂的辐射成分。
在测量中发现它们是由多种β射线所组成，先后共测得四种不同能量的β射线，根据它们辐射强度随时间衰减的曲线分析，得到四种不同的半衰期，分别为10秒、40秒、12分和90分。
而费米及其助手当时也无法从这些复杂的放射性物质中识别出事先想找到的93号新元素。
这是因为他们中间缺少精通化学分析的科学家。
即使在这些新产生的放射性物质中确已存在93号元素，他们也不能用化学方法由辨别它们。
由于费米及其同事在生产人工放射性核素中一直认为元素俘获一个中子后，经过β衰变能生成原子序数增加1的新元素，所以费米等人总是专心致志地去寻找原子序数比铀更大的超铀元素。
原子核物理-第四章
当核反应的出射粒子可能有多个，如简写为核处于激发态的情形往往不止一种4.2 Q方程及其应用• 考察核反应a+A→b+B，根据能量守恒有M a c 2 + Ea + M Ac 2 + E A = M bc 2 + Eb + M B c 2 + EB• 如下定义反应能，Q>0为放能反应，反之为吸能反应 Q ≡ ( M a + M A − M b − M B ) c2 = ( Eb + EB ) − ( Ea + E A ) = Bb + BB − Ba − BA • 上述等式是基于反应前后粒子均处于基态，若剩余核 处于激发态时，激发能为EB*（激发能是激发态与基 态之间的能量差），则反应后的动能将相应减小，此 时的反应能（实验Q值）为 * Q′ = Q − EB4.2 Q方程及其应用• 实验中靶核往往是静止的，根据能量和动量守恒有 θ为出射粒子与入 射粒子所成角度 ，代入动量与• 根据余弦定理有 动能之间（P2=2mEk）的关系• 最终代入反应能的表达式得到核反应的Q方程4.2 Q方程及其应用• 在实际问题中通常需要知道出射粒子能量随出射角的 变化关系，即能量-角度关系，求解Q方程可得• 能量-角度关系中有正负双号，一般只取正号，只有出 现能量双值时才同时取正负号，这一关系对剩余核也 成立，只需要变换：AB→Ab，Ab→ AB，θL →φL • 反应能Q可根据原子质量进行计算，利用能量-角度关 系可用于对应某一能量入射粒子的出射粒子的辨认， 以及在不同的出射角度选择合适能量的出射粒子4.2 Q方程及其应用• 当剩余核处于激发态时，Q方程中的Q应该用实验Q 值Q‘来替代，如果剩余核处在不同激发态，则在同一 出射角下可测得几个不同的粒子出射能量，由此获得 相应的Q‘值来推算出剩余核的激发能 • 能量-角度关系可整理成如下形式Eb = u ± u 2 + ω u≡ Aa Ab Ea Ab + AB cos θ Lω≡( AB − Aa ) Ea + ABQAb + AB4.2 Q方程及其应用• 对于放能反应Q>0通常有AB>Aa，此时根号内恒大于零 • 对于吸能反应Q<0，此时ω可取正值也可取负值，当 取负值时粒子入射能量必须满足一定条件才能使根号 内为正，即此时核反应有阈能( Ab + AB )Ea ,minAa Ab Ea2cos2AB − Aa ) Ea + AB Q ( θL + =0 Ab + AB• 当θ=0时，粒子入射能量取最小值，故Ab + AB Q的定义及MA>>Q/C2 = −Q Ab + AB − AaEth = Ma + M A Q MA4.2 Q方程及其应用• 对于放能反应Q>0，故ω>0，粒子出射能量只能是单 值，而在吸能反应中当粒子入射能量低于一定值时将 出现ω<0，此时粒子出射能量将出现双值，对应的能 量称为临界能量，以Ecr表示 Ecr = AB Q ( AB − Aa ) • 显然在吸能反应中当粒子入射能量满足Eth<E<Ecr时粒 子出射能量将出现双值 • 此时对粒子的出射角也有限制，具体为必须保证根号 内为正，这一最大角度为圆锥半张角，称为圆锥效应cos θ LM = ( Ab + AB ) ω Aa Ab Ea吸能反应是否一定出现能量双值效应？4.2 Q方程及其应用• 质心坐标系（C系），即坐标原点取在相互作用粒子 的质心上，原子核物理研究中常用的坐标系 • 实验室坐标系（L系），固定在地面上的坐标系 • 质心系能量：质心系中看到的体系中所有粒子的动能 和，入射道的质心系能量是质心系中入射粒子和靶核 的动能和，记为Eα’，右上角的一撇表示质心系的量， 下标α表示入射道 • 假设靶核静止，根据质心的动量等于体系的总动量有入射粒子相对质心速度 靶核相对质心速度质心系入射粒子速度与靶核速度 方向相反4.2 Q方程及其应用• 那么入射道的质心系能量等于• 即入射道质心系能量总是小于入射粒子总动能，并且 它与C系下质心动能之和等于L系下的总动能′ + Ec Ea + E A = Eα• 类似地，出射道的质心系能量等于′ + Ec Eb + EB = Eβ′ = Eα ′ +Q Eβ4.2 Q方程及其应用• 出射粒子速度在L系和C系的关系为 • 根据正弦定理有 • 定义γ=vc/vb‘，则 • 另外根据几何关系有 • 利用余弦定理可得获得γ是计算两个转换关系的关键4.2 Q方程及其应用• 反应能等于出射道质心系能量与入射道质心系能量的 差值 为什么？• γ一般是入射粒子能量的函数，对于弹性散射，它与 能量无关，等于率，这一概率等于出射粒子数与入射粒子数之比，即式中N等于Nt，即单位面积的靶核数对于一定厚度的靶，入射粒子强度将随厚度而改变系中当角度变化dθ数为，那么在于利用L系和C系的角度转换关系可得细致平衡原理给出了可逆反应过程中，正逆反应在质心系下满足的关系上式只适用于参与反应的各种粒子非极化的情形，可第三阶段，核反应的最后阶段，复合核分解出出射粒经过复合核的弹性散射称共振弹性散射，势散射是处于独立粒子阶段E n是入射粒子能量光学模型计算的截即复合核分解成出射粒子和剩余核入射粒子进入靶核后将能量交给附近的核子，这些核具有多种入射道和多种衰变方式的复合核形成过程为非束缚能级，而低于核子分之和称为总概率根据能级平均寿命及能级宽度与寿命的关系的反应截面可表示为总截面和分截面的峰宽、峰位相等，但前者的峰高高。
核反应堆物理分析
23592U + 01n → [23692U]* → 23692U +γ
a
16
1.2 中子截面和核反应率
1.2.1 微观截面
ΔI=-σINΔx 式中σ为比例常数，称为微观截面，它与靶核的性质和 中子的能量有关，
I I/I
INx Nx
ΔI/I为中子束中与靶核发生作用的中子所占的比例； NΔx是对应单位面积上的靶核数。
核
第一个激发态/MeV
第二个激发态/MeV
12C 16O 23Na 27Al 56Fe 238U
4.43 6.06 0.45 0.84 0.84 0.045
a
7.65 6.14 2.0 1.01 2.1 0.145
12
弹性散射：弹性散射在中子的所有能量范围内都能发生。 它可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。
按引起裂变反应的中子能量不同：热中子反应堆和快中子 反应堆。
a
4
1.1 中子与原子核的相互作用
1.1.1 中子 中子是组成原子核的核子之一,中子不带电,它与原子
核不存在库仑相互作用,它亦不能产生初级电离。自由中 子的不稳定，可通过β衰变转变成质子,半衰期为10.3分 钟。在热中子反应堆中瞬发中子的寿命约为10-3 ～10-4 秒,比自由中子的半衰期短很多,因此在反应堆分析中可 以不考虑自由中子的寿命。
x Nixi
i
对于化合物，分子量为M, 密度为ρ，每个化合物分子中含
第i种元素的原子数目为υi则化合物中第i种元素的核子 密度为：
Ni
i
N0
M
a
高中物理 第4章 核能 4.2 核裂变教案 鲁科版选修35
第2节核裂变●课标要求知识与技能1.知道什么是核裂变．2．知道什么是链式反应．3．了解裂变反应堆的工作原理．过程与方法通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力．情感态度与价值观激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系.●课标解读1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量．2．知道什么是链式反应，知道链式反应发生的条件．3．会计算重核裂变过程中释放出的能量．4．知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点．●教学地位本节在学生了解核能概念的基础上，进一步探讨释放核能的一条途径——重核的裂变．有关重核裂变和链式反应的概念，初中已学过，教学中在初中内容的基础上结合前面学习的内容说明各种天然衰变也好，原子核的人工转变也好，反应中放出的能量不是由于功率大小而是粒子轰击原子核的概率太小，而不能用来作为有效利用巨大核能的手段．而裂变反应中的链式反应就使这种潜伏在核内的巨大能量被有效利用．有关核反应堆和核电站的内容，学生在初中也学过，教学中最好指导学生学习阅读有关核反应堆和增值反应堆的内容，同时介绍我国近年来快速发展的核电情况，适时对学生进行爱国主义和爱科学教育.●新课导入建议故事导入大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等．我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解．●教学流程设计课前预习安排： 1.看教材 2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3”重在讲解核裂变的特点及规律⇐步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量．2．知道什么是链式反应．3．会计算重核裂变过程中释放出的能量．4．知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型.1.链式反应及其释放能量的计算．(重点)2．重核裂变的核反应方程式的书写．(重点)3．链式反应及重核裂变的理解．(难点)重核的裂变1.基本知识(1)定义重核分裂为质量较小的核，释放出能量的反应．(2)条件中子轰击铀核，一般分裂为质量差不多的两块．(3)裂变能核裂变释放的能量，也称核能或原子能．(4)链式反应当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断的继续下去，称为链式反应．(5)反应产物23592U裂变的产物多种多样，其中有代表性的有10n＋23592U→9538Sr＋13954Xe＋210n10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n.(6)临界体积能够发生链式反应的铀块的最小体积．2．思考判断(1)原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程．(×)(2)用中子轰击重核使之分裂实现核裂变．(√)(3)利用不可控的快中子轰击超过临界体积的铀块产生链式反应制成原子弹．(√)3．探究交流重核裂变反应是否满足电荷数守恒？是否满足质量数守恒？【提示】重核裂变反应属于核反应，满足电荷数守恒，质量数守恒．裂变反应堆1.基本知识(1)核反应堆：能维持和控制核裂变的装置．(2)核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分．①堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．②中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参加链式反应．③控制棒：用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度．2．思考判断(1)核反应堆可以人工控制核反应速度．(√)(2)减速剂的作用使快中子减速变成慢中子．(√)(3)链式反应一旦形成无法进行人工控制．(×)3．探究交流核反应堆中的防护层的构造和作用是什么？【提示】 核反应堆中的防护层一般由金属套、防止中子外逸的水层以及1 m ～2 m 厚的钢筋混凝土构成，可以有效地防止射线对人体及其他生命的侵害.铀核的裂变及链式反应1．什么是裂变反应？2．发生链式反应的条件是什么？1．铀核的裂变(1)两种典型的裂变反应：235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n235 92U ＋10n→9538Sr ＋139 54Xe ＋210n(2)235 92U 核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是8.5 MeV ，裂变反应中每个核子释放的能量约1 MeV.2．裂变的解释(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能．3．链式反应的条件铀块的体积等于或大于临界体积(铀块的质量等于或大于临界质量)．(2013·福州检测)关于重核的裂变，以下说法正确的是( )A ．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B ．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C ．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D ．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】 根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A 、B 、C 均错；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，故选D.【答案】 D1．(2013·重庆高考)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应： 235 92U ＋10n→a ＋b ＋210n则a ＋b 可能是( )A.140 54Xe ＋9336KrB.141 56Ba ＋9236KrC.141 56Ba ＋9338SrD.140 54Xe ＋9438Sr【解析】 利用质量数守恒和电荷数守恒可以判断出可能的核反应方程．选项A 不满足电荷数守恒也不满足质量数守恒，选项C 不满足电荷数守恒；选项B 不满足质量数守恒；只有选项D 正确．【答案】 D裂变反应堆的认识 1．裂变核反应堆由哪几部分组成？2．原子弹的反应和核反应堆的反应一样吗？3．为什么用重水和石墨作为减速材料？1．核反应堆的组成核反应堆由堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分组成．其中控制棒用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度．之所以把它叫做“堆”，是因为世界上第一个核反应堆是用石墨块(用以控制反应速度)和金属铀块(反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的．2．核反应堆与原子弹爆炸的比较原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工控制链式反应的装置．3．核电站发电的主要原理核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高．水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去．反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电．这一部分的工作原理和火力发电相同．用水(轻水或重水)和石墨作为减速材料，放在燃料棒四周，使中子速度减慢以有助于铀235发生裂变．减速后的中子能量最后都变为热能，所以这种速度变慢的中子称为热中子．(2013·海口检测)关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度【解析】镉棒不是离子源不会释放中子，A错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D错误，镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故C正确．【答案】 C2．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是( )A．使用浓缩铀B．改变铀块的临界体积C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以控制反应速度D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度【解析】利用控制系统吸收慢中子，控制链式反应的速度，C选项正确．【答案】 C综合解题方略——重核裂变的特点及规律关于重核裂变，下列说法正确的是( )A．重核裂变成中等核要吸收能量B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应C．重核裂变过程中质量数减少D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能【规范解答】中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量．由此知A错误，D正确．当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误．核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误．【答案】 D重核裂变的特点及规律1．反应特点：重核裂变成中等质量的核．2．裂变过程满足质量数和电荷数守恒．3．裂变过程中有质量亏损，放出能量．4．利用裂变产生的中子轰击其他原子核，发生链式反应．【备课资源】(教师用书独具)揭开远古核反应堆的神秘面纱20亿年前，十几座天然核反应堆神秘启动，稳定地输出能量，并安全运转了几十万年之久．为什么它们没有在爆炸中自我摧毁？是谁保证了这些核反应的安全运行？莫非它们真的如世间的传言那样，是外星人造访的证据，或者是上一代文明的杰作？通过对遗迹抽丝剥茧地分析，远古核反应堆的真相正越来越清晰地展现在我们面前．1972年5月，法国一座核燃料处理厂的一名工人注意到了一个奇怪的现象．当时他正对一块铀矿石进行常规分析，这块矿石采自一座看似普通的铀矿．与所有的天然铀矿一样，该矿石含有3种铀同位素——换句话说，其中的铀元素以3种不同的形态存在，它们的原子量各不相同：含量最丰富的是铀238；最稀少的是铀234；而人们垂涎三尺、能够维持核链式反应的同位素，则是铀235.在地球上几乎所有的地方，甚至在月球上或陨石中，铀235同位素的原子数量在铀元素总量中占据的比例始终都是0.720%.不过，在这些采自非洲加蓬的矿石样品中，铀235的含量仅有0.717%！尽管差异如此细微，却引起了法国科学家的警惕，这其中一定发生过某种怪事．进一步的分析显示，从该矿采来的一部分矿石中，铀235严重缺斤短两：大约有200千克不翼而飞——足够制造6枚原子弹.接连几周，法国原子能委员会的专家们都困惑不已．直到有人突然想起19年前的一个理论预言，大家才恍然大悟.1953年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的乔治·W·韦瑟里尔指出，一些铀矿矿脉可能曾经形成过天然的核裂变反应堆，这个观点很快便流行起来．其后不久，美国阿肯色大学的一位化学家黑田和夫计算出了铀矿自发产生“自持裂变反应”的条件．所谓自持裂变反应，即可以自发维持下去的核裂变反应，是从一个偶然闯入的中子开始的．它会诱使一个铀235原子核发生分裂，裂变产生更多的中子，又会引发其他原子核继续分裂，如此循环下去，形成连锁反应．黑田和夫认为，自持裂变反应能够发生的第一个条件就是，铀矿矿脉的大小必须超过诱发裂变的中子在矿石中穿行的平均距离，也就是0.67米左右．这个条件可以保证，裂变的原子核释放的中子在逃离矿脉之前，就能被其他铀原子核吸收．第二个必要条件是，铀235必须足够丰富．今天，即使是储量最大、浓度最高的铀矿矿脉也无法成为一座核反应堆，因为铀235的浓度过低，甚至连1%都不到．不过这种同位素具有放射性，它的衰变速率比铀238快大约6倍，因此在久远的过去，这种更容易衰变的同位素所占的比例肯定高得多．例如，20亿年前奥克罗铀矿脉形成的时候，铀235所占的比例接近3%，与现在大多数核电站中使用的、人工提纯的浓缩铀燃料的浓度大致相当．第三个重要条件是，必须存在某种中子“慢化剂”，减慢铀原子核裂变时释放的中子的运动速度，从而使这些中子在诱使铀原子核分裂时，更加得心应手．最终，矿脉中不能出现大量的硼、锂或其他“毒素”，这些元素会吸收中子，因此可以令任何核裂变反应戛然而止．最终，研究人员在奥克罗和邻近的奥克罗班多地区的铀矿中，确定了16个相互分离的区域——20亿年前，那里的真实环境，居然与黑田和夫描绘的大致情况惊人地相似.1．(2010·上海高考)现已建成的核电站的能量来自于( )A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量【解析】核电站的核心设施就是核反应堆，核反应堆的核心技术就是用人工的方法控制重核裂变链式反应的速度，所以核电站的能量来自重核裂变放出的能量．【答案】 C2．下列关于重核裂变的说法中正确的是( )A．裂变过程中释放能量B．裂变过程中吸收能量C．反应过程中质量增加D．反应过程中质量减少【解析】重核裂变成两个或多个中等质量的原子核，质量减少，释放出能量．【答案】AD3．(2013·保亭检测)下列核反应中，表示核裂变的是( )A.23892U―→23490Th＋42HeB.23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310nC.3015P―→3014Si＋01eD.94Be＋42He―→126C＋10n【解析】裂变是重核俘获中子后分裂成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子的过程．【答案】 B4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为( )A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多【解析】铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大．【答案】 A5．(2013·广东高考)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应( ) A．上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的【答案】AC。
高三物理新课 第四节 核反应、核能第五节 裂变 人教版
高三物理新课 第四节 核反应、核能第五节 裂变一. 本周教学内容：高三新课：第四节 核反应、核能第五节 裂变二. 知识要点： （一）核反应、核能1. 核反应原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应。
2. 原子核的人工转变（1）原子核的人工转变：用人工的方法使原子核发生变化的过程称为原子核的人工转变。
（2）质子的发现：用α粒子轰击氮，获得氧和质子，核反应方程为H O He N 1117842147+→+3. 中子的发现（1）查德威克用α粒子轰击铍，得到中子射线，核反应方程为：n C He Be 101264294+→+（2）中子：质量跟质子几乎相等的不带电的中性粒子。
4. 核能：由于核子间有强大的核力，核子结合成核（或核分解成核子）时，要放出（吸收）巨大的能量，称为核能（结合能）。
5. 质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损。
6. 质能方程 （1）爱因斯坦质能方程2mc E =注意：一定质量m 总是跟一定的能量2mc 相对应，m 增大，E 也增大，m 减小，E 也减小。
（2）核能的计算：先求出质量亏损，再由质能方程2mc E ∆=∆计算出对应放出（或吸收）的能。
（二）裂变、聚变1. 裂变：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变。
2. 核子的平均质量：原子核的质量除以核子数即为核子的平均质量。
3. 铀核的裂变：铀核俘获一个中子后分裂为两个中等质量的核的反应过程称为核裂变。
核裂变伴随释放大量的核能。
（1）链式反应：铀核裂变时放出几个中子，再引起其它铀核裂变而使裂变反应不断进行称为链式反应。
（2）临界体积：能发生链式反应的最小铀块体积。
（3）注意：为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用纯铀235，且体积大于临界体积。
4. 核电站：利用核能发电，其核心是核反应堆。
核反应堆包括： （1）核燃料：浓缩铀制成的铀棒。
（2）减速剂：使快中子变为慢中子，易被铀235俘获引起裂变。
带电粒子核反应瞬发分析的分析流程
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应微分截面；Ω探测器对样品所张立体角
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
1. 薄样品分析
防止入射粒子在样品上发生弹性碰撞后的散射粒子对探测器 造成计数率过载的方法？
① 在探测器前放一适当厚度的吸收箔把散射粒子挡住，只让核 反应出射粒子通过；
② 用磁偏转方法把散射粒子偏转掉。
出射带电粒子能谱为一单峰，峰宽与哪些因素有关？
核反应微分截面是θ和Ea的函数，对不同的核反应道，截面 曲线形状不同，其中某些核反应呈现出共振现象，称共振核 反应。
➢ 共振现象表现为当入射粒子能量取某确定值时，反应的截面 迅速增大。
精确控制入射粒子能量，并对出射粒子种类、能量、强度进 行鉴别和测量，就可唯一地确定样品中的元素成分和含量。
➢ 出射粒子：质子、α粒子等带电粒子，或者γ射线，少数情况 也可测瞬发的中子。
1. 薄样品分析
若入射粒子贯穿样品时的能量损失很小，则称这种样品为薄 样品。
由于入射粒子能量几乎不变，故核反应截面可看作常数。这 时在某一角度θ方向的核反应出射粒子产额为：
Y
(
,
E0
)
Qcx
(
,
E0
)
1
cos1
（1）
Q入射粒子数；Δx样品厚度；θ1入射束与样品平面的法线之间的夹角；
c单位体积内的样品原子数；σ(θ,E0)入射能量为E0时在θ角方向的核反
➢ 带电粒子与轻元素的反应Q值大、产额高，只用几个 MeV能量的带电粒子就可以进行高灵敏度元索分析。
➢ 样品表面层轻元素分析不可缺少的一种分析方法。
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
材料表面层元素成分和含量是影响材料表面特性 的重要因素。
由于带电粒子在物质中的射程有限，带电粒子核 反应瞬发分析能用于表面层元素总量分析。
第一节 表面元素总量测定
1. 薄样品分析
共振产额： Y
(E0 )
Qc R
2S(ER )
tan1
E /
E0 2
E0 E0
E
测得激发曲线峰面积：
l
0 Y (E0 )dE0
Qc R
2S(ER )
E
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
2. 厚样品分析 厚样品：带电粒子在样品中的能量损失ΔE»Γ（>1μm） 不同厚度的样品的γ射线产额随入射粒子能量的变化：
① 入射粒子的能散度(能量分散性)；
② 有限立体角引起的出射粒子能量的运动学展宽；
③ 探测器的固有能量分辨率；
④ 带电粒子在吸收箔中的能量展宽。
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
1. 薄样品分析 有限立体角引起的出射粒子能量的运动学展宽：
Q
(1
mb MB
)Eb
(1
ma MB
)Ea
2
ma mb Ea Eb cos
二、共振核反应测定表面元素总量
1. 薄样品分析 薄样品：带电粒子在样品中的能量损失ΔE«Γ
入射粒子垂直入射到厚度Δx的薄样品，共振产额：
Y (E0) Qc
E0 ( , E)dE
E0 E S (E)
Qc 1 E0 ( , E)dE S (ER ) E0 E
S(E) S(ER )
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核分析基础及应用
cos1
x
( , x)dx
0
Qc 1 E0 ( , E)dE
cos1 E0 E dE
dx
（1）
S (E) 阻止本领
ΔE贯穿厚样品时损失的能量
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
2. 厚样品分析 厚样品分析，出射带电粒子的能谱宽度与哪些因素有关？ ① 入射束的能散度； ② 探测器的固有能量分辨率； ③ 出射粒子的运动学展宽； ④ 出射粒子在吸收箔中的能量展宽； ⑤ 带电粒子在样品中的能量展宽。
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
能量Ea的带电粒子a与靶原子核A发生的核反应为：
A(a, b)B b——出射粒子；B——剩余核
某一角度θ方向出射的粒子能量Eb，由核反应Q方程确定：
Q
(1
mb MB
)Eb
(1
ma MB
)Ea
2
ma mb Ea Ebቤተ መጻሕፍቲ ባይዱcos
MB
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
二、共振核反应测定表面元素总量
孤立共振核反应(p,γ)截面,可用布赖特-维格纳公式表示：
2
(
,
E)
R
(E
4 ER )2
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σR——共振能量ER时的截面值，Γ——能级宽度
测量共振产额激发曲线可求得样品中的元素含量。
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
MB
对θ求微分
Eb
Eb
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
1. 薄样品分析 薄样品中有几种元素或有几个反应道存在时，不同能量的出
射粒子有好多群。只要各粒子群之间的能量间隔足够大，能 谱的展宽影响不大时，各峰仍能分开。根据记录到的出射粒 子数（峰面积计数）及Q、σ、Ω值，由下式求元素含量。
核分析基础及应用
核分析基础及应用
第四章 带电粒子核反应瞬发分析
成都理工大学 核自学院
成都理工大学 李丹
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核分析基础及应用
主要内容
概述 第一节 表面元素总量测定 第二节 元素浓度的深度分布测量 第三节 核反应瞬发分析实验技术 第四节 核反应瞬发分析的应用
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核分析基础及应用
概述
带电粒子核反应分析包括：带电粒子缓发分析 （带电粒子活化分析）、带电粒子瞬发分析。
带电粒子核反应瞬发分析法是直接测量核反应 过程中伴随发射的辐射确定反应原子核的种类 和元素浓度的方法。
➢ 伴随发射的辐射：带电粒子、γ射线、中子
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核分析基础及应用
概述
较带电粒子活化分析法具有更多的优越性：
➢ 方法简便、分析速度快，可利用不同的核反应道、不 同的出射粒子和核反应运动学关系更有利地鉴别元素 和消除干扰反应，特别是它能在不破坏样品结构的情 况下提供元素深度分布信息。
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
一、非共振核反应测定表面元素总量
非共振核反应的截面随能量的变化比较缓慢，入射粒子能量 可选择在截面曲线的平坦区域。
16O(d , p1 ) 17O
Ed：800~900keV 截面几乎是常数
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
一、非共振核反应测定表面元素总量
Y
(
,
E0
)
Qcx
(
,
E0
)
1
cos1
（1）
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核分析基础及应用
第一节 表面元素总量测定
2. 厚样品分析
若入射带电粒子贯穿样品时的能量损失不能忽略时,则称这种 样品为厚样品。对于厚样品分析,必须考虑由于入射粒子在样 品中的能量衰减引起的反应截面的变化。这时反应产额为:
Y ( , E0 )
Qc 1