现代物理学与工程技术
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1934年约里奥-居里夫妇成功地用人工方法产生了放射性同位素
2019/9/18
1939年哈恩和斯特拉斯曼在实验上发现中子轰击下的 铀核裂变以及梅特纳和弗里什的理论解释
E C2
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
对核结构和质量的研究，使人们认识到原子核结合 能随原子量变化的规律：
2019/9/18
高能炸药研究，爆轰物理规 律及其精确的时空控制；
将流体力学，中子核物理等 耦合在一起的全过程数值模 拟，整套物理参数；
核部件与非核部件的加工， 材料相容性研究及结构工程 设计；
核试验的方法，核试验诊断 理论与测试技术等。
2019/9/18
核武器与核能
核武器与核能
• 核能应用的实现还必须进一步解决一系列应用物 理学和工程技术上的问题。 E=MC2
2019/9/18
核武器与核能 1) 核裂变能（原子能）被用来制造原子
弹时，必须突破诸多的关键问题： 可裂变材料的选取和制备； 确定实现链式裂变反应所必须的裂 变物质的最小体积（临界体积）或 临界质量； 达到临界与裂变点火的技术途径；
2019/9/18
核武器与核能
基于核聚变反应堆的聚变电站是解决人 类未来能源问题的一个希望。 要实现热核燃料的“点火”，并有净能量输出； 必须控制热核聚变反应的速率； 是一项有难度的大科学工程； 目前处于前期实验研究阶段。
2019/9/18
核工程技术的发展深化着物理学的研究 核爆炸的物理环境： 瞬时的快变的高温高密度等离子体和混合辐射场。 揭示了高温高密度等离子体的某些特有规律，如 非平衡燃烧需用“三温方程”描述。 辐射场本身也可能是非平衡的。
2) 核聚变放能是氢弹的物理基础。制 造氢弹必须创造性地解决一系列问题：
必要的热核燃料（如氘和氚或Fra Baidu bibliotek等） 的制备；
如何利用原子弹爆炸的能量产生高 温、高压来点燃聚变材料，并使之 自持燃烧；
氢弹
2019/9/18
掌握辐射输运的规律、辐 射流体力学及高温高密度 等离子体物理、状态方程、 高剥离度原子参数；
一个重核分裂成两个中等质量的核时，会释放能量； 某些轻核聚合成一个较重的核时，会释放能量；
E= ΔMC2 ΔM----质量亏损， 一次核聚变时放出的能量要比核裂变时大四倍以上。
2019/9/18
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
• 原子核物理的发现，奠定了裂变核能与聚变核能 应用的基础。
前言
科学知识的形成有两个源泉： 一是由于生产发展的需要
思考
感性认识
理性认识
二是人类对客观世界的好奇心和求知的兴趣
自然界
观察 分析 归纳
内在的规律
2019/9/18
哥白尼 16世纪
牛顿 17世纪
麦克斯韦 19世纪
爱因斯坦 20世纪
前言
科学独立存在 有了完整的体
系
科学（首先是物理科学）的革命，引发了生产技 术的革命，使人们对基础科学、应用科学、工程 技术和生产活动的关系，有了新的感受和认识。
2019/9/18
前言
在现代社会进步的历程中，物理学和工程技术 之间存在紧密的相互联系和深刻的相互作用。
物理学：
用；
对许多工程技术领域的开创起着先导、引领的作
工程技术：
直接地创造生产力，反过来开拓、深化了物理学研 究的疆域，并为之提供了丰富精致的环境条件和研究手段。
2019/9/18
前言
2019/9/18
核工程技术的发展深化着物理学的研究
再如，
一般情况下，可用线性的波尔兹曼方程来描述中子输 运过程；
但在发生剧烈热核聚变的区域和时间内，中子之间的 碰撞已不可忽略，于是提出了非线性中子输运方程及 其解法。
2019/9/18
核工程技术的发展深化着物理学的研究
核武器物理和工程发展的过程中，形成 了一个新兴的交叉学科——高能量密度物理学。
摘要
前言 物理学与核能工程技术 物理学和激光技术与工程 物理学与宇航工程 物理学与工程技术相互联系的普遍性 物理学家和工程技术专家的共同品格
2019/9/18
前言
在人类历史上，技术的出现先于科学。 自有了人类，就有了原始的生产活动和基于
经验的简单的技术与工具。
2019/9/18
1905年爱因斯坦提出了相对性理论；提出了四维时空的新概 念 ;提出了质能关系及其著名表达式E=mc2
2019/9/18
1911年卢瑟福提出了原子的核式模型 1913年玻尔完善了原子结构理论
20世纪初叶，是物理学革命的年代。
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
1932年，查德威克发现中子;海森堡和伊凡宁柯分别独立 提出了原子核由质子和中子组成的模型
物理学与工程技术：
互相促进、携手并进、相互渗透； 与哲学、社会科学密切相关，共同推动着经济与社
会的发展； 从生产方式、生活方式与思想观念上改变着人类文
明的进程。
2019/9/18
一、物理学与核能工程技术
田湾核电站
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
19世纪末，相继发现了x射线、放射性和电子
2019/9/18
两个太阳
核武器与核能
3）明智的人类把核能用于和平目的，作为洁净的能源。 基于核裂变反应堆的核电站由核岛和常规岛构成
在核岛内要使核能以可控的、安全的、长期持续的形 式释放出来；
通过常规岛转换成电能供人使用。
2019/9/18
核武器与核能
在核燃料的选择、制备、控制方法、结构和安全 设计等方面需解决一系列的工程、技术问题。
广义地，“高能量密度”是指能量超过1011J/m3，或压力 超过1兆巴，温度超过400ev，电磁波强度超过 3×1015w/cm2的物质状态；
利用适当的材料和巧妙的 构形实现热核爆炸；
特殊效应的核武器（如中 子弹等）还需进行特殊的 设计等。
2019/9/18
核武器与核能
核武器与核能
问题的解决是物理工作和工程技术紧密交叉结合的过程： 如,核爆炸的物理诊断学，就是为了弄清核武器爆炸后快
速而复杂的物理过程、各种物理量随时、空的变化规律， 从而做到不仅知其然，而且知其所以然。 有意思的是，几个核国家突破氢弹的工作是 “英雄所见 略同”。
2019/9/18
1939年哈恩和斯特拉斯曼在实验上发现中子轰击下的 铀核裂变以及梅特纳和弗里什的理论解释
E C2
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
对核结构和质量的研究，使人们认识到原子核结合 能随原子量变化的规律：
2019/9/18
高能炸药研究，爆轰物理规 律及其精确的时空控制；
将流体力学，中子核物理等 耦合在一起的全过程数值模 拟，整套物理参数；
核部件与非核部件的加工， 材料相容性研究及结构工程 设计；
核试验的方法，核试验诊断 理论与测试技术等。
2019/9/18
核武器与核能
核武器与核能
• 核能应用的实现还必须进一步解决一系列应用物 理学和工程技术上的问题。 E=MC2
2019/9/18
核武器与核能 1) 核裂变能（原子能）被用来制造原子
弹时，必须突破诸多的关键问题： 可裂变材料的选取和制备； 确定实现链式裂变反应所必须的裂 变物质的最小体积（临界体积）或 临界质量； 达到临界与裂变点火的技术途径；
2019/9/18
核武器与核能
基于核聚变反应堆的聚变电站是解决人 类未来能源问题的一个希望。 要实现热核燃料的“点火”，并有净能量输出； 必须控制热核聚变反应的速率； 是一项有难度的大科学工程； 目前处于前期实验研究阶段。
2019/9/18
核工程技术的发展深化着物理学的研究 核爆炸的物理环境： 瞬时的快变的高温高密度等离子体和混合辐射场。 揭示了高温高密度等离子体的某些特有规律，如 非平衡燃烧需用“三温方程”描述。 辐射场本身也可能是非平衡的。
2) 核聚变放能是氢弹的物理基础。制 造氢弹必须创造性地解决一系列问题：
必要的热核燃料（如氘和氚或Fra Baidu bibliotek等） 的制备；
如何利用原子弹爆炸的能量产生高 温、高压来点燃聚变材料，并使之 自持燃烧；
氢弹
2019/9/18
掌握辐射输运的规律、辐 射流体力学及高温高密度 等离子体物理、状态方程、 高剥离度原子参数；
一个重核分裂成两个中等质量的核时，会释放能量； 某些轻核聚合成一个较重的核时，会释放能量；
E= ΔMC2 ΔM----质量亏损， 一次核聚变时放出的能量要比核裂变时大四倍以上。
2019/9/18
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
• 原子核物理的发现，奠定了裂变核能与聚变核能 应用的基础。
前言
科学知识的形成有两个源泉： 一是由于生产发展的需要
思考
感性认识
理性认识
二是人类对客观世界的好奇心和求知的兴趣
自然界
观察 分析 归纳
内在的规律
2019/9/18
哥白尼 16世纪
牛顿 17世纪
麦克斯韦 19世纪
爱因斯坦 20世纪
前言
科学独立存在 有了完整的体
系
科学（首先是物理科学）的革命，引发了生产技 术的革命，使人们对基础科学、应用科学、工程 技术和生产活动的关系，有了新的感受和认识。
2019/9/18
前言
在现代社会进步的历程中，物理学和工程技术 之间存在紧密的相互联系和深刻的相互作用。
物理学：
用；
对许多工程技术领域的开创起着先导、引领的作
工程技术：
直接地创造生产力，反过来开拓、深化了物理学研 究的疆域，并为之提供了丰富精致的环境条件和研究手段。
2019/9/18
前言
2019/9/18
核工程技术的发展深化着物理学的研究
再如，
一般情况下，可用线性的波尔兹曼方程来描述中子输 运过程；
但在发生剧烈热核聚变的区域和时间内，中子之间的 碰撞已不可忽略，于是提出了非线性中子输运方程及 其解法。
2019/9/18
核工程技术的发展深化着物理学的研究
核武器物理和工程发展的过程中，形成 了一个新兴的交叉学科——高能量密度物理学。
摘要
前言 物理学与核能工程技术 物理学和激光技术与工程 物理学与宇航工程 物理学与工程技术相互联系的普遍性 物理学家和工程技术专家的共同品格
2019/9/18
前言
在人类历史上，技术的出现先于科学。 自有了人类，就有了原始的生产活动和基于
经验的简单的技术与工具。
2019/9/18
1905年爱因斯坦提出了相对性理论；提出了四维时空的新概 念 ;提出了质能关系及其著名表达式E=mc2
2019/9/18
1911年卢瑟福提出了原子的核式模型 1913年玻尔完善了原子结构理论
20世纪初叶，是物理学革命的年代。
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
1932年，查德威克发现中子;海森堡和伊凡宁柯分别独立 提出了原子核由质子和中子组成的模型
物理学与工程技术：
互相促进、携手并进、相互渗透； 与哲学、社会科学密切相关，共同推动着经济与社
会的发展； 从生产方式、生活方式与思想观念上改变着人类文
明的进程。
2019/9/18
一、物理学与核能工程技术
田湾核电站
原子核物理学的新发现是核工程技术的基础与先导
19世纪末，相继发现了x射线、放射性和电子
2019/9/18
两个太阳
核武器与核能
3）明智的人类把核能用于和平目的，作为洁净的能源。 基于核裂变反应堆的核电站由核岛和常规岛构成
在核岛内要使核能以可控的、安全的、长期持续的形 式释放出来；
通过常规岛转换成电能供人使用。
2019/9/18
核武器与核能
在核燃料的选择、制备、控制方法、结构和安全 设计等方面需解决一系列的工程、技术问题。
广义地，“高能量密度”是指能量超过1011J/m3，或压力 超过1兆巴，温度超过400ev，电磁波强度超过 3×1015w/cm2的物质状态；
利用适当的材料和巧妙的 构形实现热核爆炸；
特殊效应的核武器（如中 子弹等）还需进行特殊的 设计等。
2019/9/18
核武器与核能
核武器与核能
问题的解决是物理工作和工程技术紧密交叉结合的过程： 如,核爆炸的物理诊断学，就是为了弄清核武器爆炸后快
速而复杂的物理过程、各种物理量随时、空的变化规律， 从而做到不仅知其然，而且知其所以然。 有意思的是，几个核国家突破氢弹的工作是 “英雄所见 略同”。