质子与裂变核_238_U反应的理论计算
核反应
核反应一衰变：α衰变：He Th U 422349023892+→（核内He n 2H 2421011→+） β衰变：e Pa Th 012349123490-+→（核内e H n 011110-+→）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
二原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为：xX A Z+y Y A Z+。
式中X A Z是靶核的符号，x 为入射粒子的符号，Y A Z ''是新生核符号，y 是放射出的粒子的符号。
① 卢瑟福发现质子的核反应方程为：H O He N 1117842147+→+ ② 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程为：n P He Al 103015422713+→+ 三．重核的裂变①所谓重核即为质量数很大的原子核．②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变。
在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量． 裂变方程式例举：2351901361920385410U n Sr Xe n +→++ 四 轻核的聚变①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等．②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量．轻核聚变方程例举 21H ＋11H →42He ＋10n轻核聚变只能发生在超高温（需要几百万度高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应． 1．有下列4个核反应方程：①2411Na →2412Mg+01-e ②23592U+10n →14156Ba+9236Kr+310n ③199F+42He →2210Ne+11H ④32He+21H →42He+11H 上述核反应依次属于：( D )A ．衰变、人工转变、人工转变、聚变B ．裂变、裂变、聚变、聚变C ．衰变、衰变、聚变、聚变D ．衰变、裂变、人工转变、聚变2(单)太阳能的产生是太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为( A )A ．e He H 01421124+→ B ．HO He N 1117842147+→+C ．nSr Xe n U 10903813654102359210++→+ D ．HeTh U 422349023892+→3(单)原子核A ZX 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一 个质子。
核反应堆物理基础-第一批复习、练习题答题卷
第一批复习、练习题答题卷（1）填空题：1）PWR反应堆中的γ射线的主要来源有：•；•；•；•；•。
2）核裂变发出的能量中比例最大的是。
3）已知中子的质量为M n，质子的质量为M p，电子的质量为M e。
X表示，那么质量若某原子的质量为M，其原子核的符号用AZ亏损∆M等于。
4）燃料的有效温度越高，燃料温度系数将（更负、负得越少、可能为正）。
5）压水堆在BOL和在EOL的慢化剂温度系数相差很大，主要原因是：。
6）一个235U的核吸收一个热中子后，平均产生的裂变中子数约为：（1、2、2.43）。
（2）判断（正确的画○，错误的画☓）[]1）缓发中子是某些裂变碎片放射性衰变的产物。
[]2）把在同一次裂变中产生的缓发中子与瞬发中子进行比较，缓发中子更有可能在慢化剂中被吸收。
[]3）在裂变后10-2秒产生的中子是一个瞬发中子。
[]4）把在同一次裂变中产生的缓发中子与瞬发中子进行比较瞬发中子更有可能被铀-238核在1到1000eV之间的一个共振能峰所俘获。
[]5）与瞬发中子相比，在同一次裂变中产生的一个缓发中子，需要与慢化剂核较少次碰撞而成为热中子，并且有较小的可能引起铀-238核的裂变（忽略中子泄漏的效应）。
[]6）在压水反应堆中，一个刚产生的瞬发中子比一个刚产生的缓发中子更可能引起反应堆燃料中的铀-238核的裂变。
[]7）在一寿期初（BOL）的压水反应堆中，在一个短的时间间隔内发射出105个缓发中子。
在这同一时间内大约发射出了1.5⨯108个瞬发中子。
[]8）把在同一次裂变中产生的缓发中子与瞬发中子进行比较，瞬发中子更有可能被一个氙-135核所俘获。
[] 9）把在同一次裂变中产生的缓发中子与瞬发中子进行比较，瞬发中子更有可能在慢化过程中泄漏出堆芯。
[]10）缓发中子的平均代时间约为12.5秒。
（3）填空（在下划线上填入合适的符号或符号的组合）假定只有一个中子能群（单群近似），定义符号如下：σx中子与靶核发生x反应的微观截面（例如x=asf指吸收、散射、裂变）∑x中子与靶核发生x类型反应的宏观截面φ中子通量密度L 扩散长度τ中子年龄V 体积单个中子与单个靶核发生散射反应的次数的几率为：。
核物理学习题集
核物理学习题集1. 问题描述：在核反应中，质子数为6的碳-12（C-12）同位素核与质子数为1的质子（p）发生碰撞，产生质子数为7的氮-13（N-13）同位素核。
求C-12核和N-13核的中子数。
解答：C-12核的质子数为6，所以中子数为12-6=6。
根据质子数守恒，N-13核的质子数为7，所以中子数为13-7=6。
2. 问题描述：铀-235（U-235）核裂变时，会释放出能量。
U-235核裂变产生的两个碎片核分别是钡-141（Ba-141）和氪-92（Kr-92）核，求中子的释放能量。
解答：U-235核裂变时，中子的总质量将转化为能量。
先计算中子的质量，再根据质能方程E=mc²计算能量。
Ba-141核的质量数为141，Kr-92核的质量数为92。
中子的质量数 = U-235核的质量数 - Ba-141核的质量数 - Kr-92核的质量数= 235 - 141 - 92= 2中子的质量数为2，使用相对论质能方程E=mc²计算能量：E = 2 * 931.5 MeV≈ 1863 MeV3. 问题描述：某核反应中，铀-238（U-238）核被中子激发后分裂为锶-95（Sr-95）核和锑-139（Sb-139）核，同时释放出3个中子和能量。
求中子激发铀-238核所需的最低能量。
解答：U-238核激发后分裂为Sr-95核、Sb-139核和3个中子，可以推测激发过程中铀-238核吸收了中子，释放了能量。
首先计算Sr-95核、Sb-139核和3个中子的质量数：Sr-95核的质量数为95，Sb-139核的质量数为139，3个中子的质量数分别为1。
中子的总质量数 = Sr-95核的质量数 + Sb-139核的质量数 + 3个中子的质量数= 95 + 139 + 3= 237因为质子数守恒，中子的总质量数等于铀-238核的质量数。
最低能量可以通过质能方程E=mc²计算得出：E = 237 * 931.5 MeV≈ 221154 MeV4. 问题描述：放射性核素铀-238（U-238）的半衰期为45亿年。
碳材料反射中子的~(238)U裂变反应率测量和计算
第37卷第4期原子能科学技术Vol.37,No.4 2003年7月Atomic Energy Science and TechnologyJ uly 2003碳材料反射中子的238U 裂变反应率测量和计算刘 荣,蒋 励,王 玫,林菊芳,刘成龙,王大伦,励义俊,温中伟(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳 621900)摘要:用小型贫化铀裂变室和俘获探测器测量了D 2T 聚变中子在碳材料反射体上反射中子引起的238U 裂变反应率分布。
比较了无碳材料反射体的测量结果。
实验测得的238U 裂变反应率合成不确定度为5.1%～6.4%。
实验结果与用MCNP/4A 程序和ENDF/B 2Ⅳ库数据计算的结果在误差范围内符合。
关键词:碳材料;反射中子;238U 裂变反应率中图分类号:O571.43 文献标识码:A 文章编号:100026931(2003)0420310203Measurement and C alculation of 238U Fission R eaction R ates Induced by N eutrons R eflected by C arbon MaterialL IU Rong ,J IAN G Li ,WAN G Mei ,L IN J u 2fang ,L IU Cheng 2long ,WAN G Da 2lun ,L I Y i 2jun ,WEN Zhong 2wei(Institute of N uclear Physics and Chemist ry ,China Academy of Engineering Physics ,Mianyang 621900,China )Abstract :To check the data of carbon material reflecting neutrons ,the distribution of 238U fission reaction rates induced by D 2T fusion neutrons reflected by carbon material was mea 2sured by using the small depleted uranium fission chamber and the capturing detector.For comparison ,238U fission rates without carbon material was measured too.The combined standard uncertainty of 238U fission reaction rate is 5.1%～6.4%.The measured results are consistent with the calculated ones with MCN P/4A code and ENDF/B 2Ⅳlibrary data in the range of the error.K ey w ords :carbon material ;reflected neutrons ;238U fission reaction rates收稿日期:2002204226;修回日期:2002208212作者简介:刘 荣(1963—),男,甘肃武威人,研究员,实验核物理专业 介质反射中子对核材料、反应堆中的临界或次临界系统等的临界安全、反应性有重要影响。
山东省实验中学人教版高中物理选修3-第5章填空题专项测试题(含答案解析)
一、填空题1．快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（23992U ）很不稳定，经过__________次β衰变后变成钚239（23993Pu ），写出该过程的核反应方程式：___________。
设静止的铀核23992U 发生一次β衰变生成的新核质量为M ，β粒子质量为m ，释放出的β粒子的动能为E 0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损___________。
解析：239239092941U Pb 2e -→+()02M m m EMc +∆=[1]核反应方程满足质量数和核电荷数守恒，经过2次β衰变后变成钚239（23994Pb ）；[2]该过程的核反应方程式：239239092941U Pb 2e -→+，[3]运用动量守恒定律和能量守恒定律：mv =Mv ′，0E m E M =新， 20m E mc M E =∆+得()02M m m EMc +∆=。
2．国家重大科技基础设施中国散裂中子源已经通过国家验收，投入正式运行。
它是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。
在某课题研究中核反应方程为234112H H He X +→+，则X 是______。
已知21H 的质量为2.0136u ，31H 的质量为3.0180u ，42He 的质量为4.0026u ，X 的质量为1.0087112u ，该反应释放能量为______MeV 。
（质量亏损1u 释放的能量约931.5MeV)中子1890 解析：中子 18.90 [1][2]中核反应方程为234112H H He X +→+根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X 的质量数为1，核电荷数为0．所以X 是中子； 反应前质量为2.01363.0180 5.0316u u u +=反应后质量为4.0026 1.00871125.0113112u u u +=反应过程质量亏损为△ 5.0316 5.01130.0202888m u u u =-=反应过程释放的能量△0.020*******.5MeV=18.90MeV E =⨯3．用紫外线照射连有验电器的锌板，发现验电器中金属张开，此时金属箔上带________电；将验电器与锌板断开，并用天然放射线的照射，发现验电器中金属箔合拢，其原因是放射线具有________作用。
核裂变主要元素
核裂变主要元素核裂变是指原子核的分裂过程，其中一个原子核分裂成两个或更多的较小的核片段。
这个过程释放出大量能量，并且产生了新的元素和中子。
在核裂变中，有几个元素起着重要的作用。
本文将详细介绍核裂变主要元素。
一、铀-235（U-235）铀-235是自然界中最常见的铀同位素之一，占自然铀总量的0.72%左右。
它是目前最重要的核燃料之一，在核电站和核武器中被广泛使用。
铀-235具有相对较长的半衰期，约为7亿年，这使得它能够稳定地维持裂变链式反应。
二、钚-239（Pu-239）钚-239是通过将铀-238与中子进行捕获反应而产生的人工合成元素。
它是另一个重要的核燃料，在核电站和核武器中得到广泛应用。
钚-239具有较长的半衰期，约为2.4万年，这使得它在储存和运输方面更加方便。
三、镅（Am）镅是一个人工合成元素，其最常见的同位素为镅-241（Am-241）。
镅是从钚-239经过一系列的裂变反应得到的产物。
它具有较短的半衰期，约为432年，因此在核废料处理中需要特殊注意。
四、锕系元素锕系元素是指周期表中锕系列（第7周期）的元素。
这些元素包括锕（Ac）、镎（Np）、钚（Pu）、镅（Am）、锔（Cm）、伯克利镅（Bk）等。
这些元素在核裂变过程中发挥着重要的作用，其中钚和镅是最常见和最重要的。
五、其他重要元素除了上述提到的主要元素外，还有一些其他元素在核裂变中也起着重要作用。
例如铀-238（U-238）可以通过捕获快中子转化为钚-239；铀-233（U-233）也可以作为核燃料来支持裂变反应。
铀-235、钚-239、镅以及锕系元素是核裂变过程中最主要的元素。
它们在核能产业和军事领域发挥着重要作用，并且对于能源供应和国家安全具有关键意义。
了解这些主要元素的性质和特点对于深入理解核裂变过程和相关应用至关重要。
核电荷数=质子数
核泄漏对人员的影响表现为核辐射，也叫 做放射性物质。放射性物质以波或微粒形式发 射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故 都有核辐射。它有α 、β 、γ 三种辐射形式。 其中又以γ 射线“杀伤力”最高，若近距离接 触，会导致人体各种病变，甚至影响几代人的 健康。
已知12C原子的质量为1.993×10 –23g，填写下表 :
构成原子的粒子 电子
质量/g
9.109×10 -28
原子核
质子
中子
1.673×10 -24 1.675×10 -24
相对质量
5.484×10-4
1.007
1.008
2、从相对质量的关系看，原子的质量近似集中于质子和中子
交流与讨论3：
原子 质子数（Z）中子数(N) 质子数+ 相对原子 中子数(A) 质量
（２）质量数相等，但不能互称为同位素的是＿１４７＿Ｎ＿和＿１＿４６Ｃ＿。
（３）中子数相等，但质子数不相等的是＿２１３１＿Ｎａ＿和＿２１４２＿Ｍｇ＿。
核组成 质子数
1H
1
1
2 1
H（D）
1
3 1
H（T）
1
中子数 0 1 2
质量数 学 名 俗 称
1
氕
2
氘
重氢
3
氚
超重氢
试比较三种原子的异同，指出它们之间的关系。
ZA X
来表示一个质量数为A、质子数为Z的具 体的X原子。
比如： 6 12 C表示质量数为12，原子核内 有6个质子和6个中子的碳原子。
质子与裂变核_238_U反应的理论计算
没有 p + 238U 的数据 ,在现有的理论计算中 , 光学模 型采用了分能段的光学势 ,提供的数据也不全 ,远不 能满足 ADS 的需要 . 本文作者之一蔡崇海研制了适用于裂变核的中 能区核数据计算程序 MENDF ,其理论框架为球型光 学模型 、 基于经验公式的核内级联 、 以激子模型为基 础的预 平 衡 理 论 、 蒸发模型、 带宽度涨落修正的 Hauser2Feshbach ( HF) 理论 , 裂变计算用 Bohr2Wheeler 理论 . 用 MENDF 计算了入射质子能量直到 200MeV 的 p + 238U 各种反应数据 .
2. 3 裂变理论和裂变参数
虽然关于裂变计算已有许多模型理论及微观理 论 ,但是对于核数据计算及评价而言 ,它们并不能得 到令人满意的结果 . 为了能较好地符合实验数据 ,我 们采用成熟的 Bohr2Wheeler 理论 [10 ] , 再通过调节若 干 “裂变参数” 来获得满意的计算结果 . 对于一次发射和裂变 , 低能 ( 3 — 5. 5MeV 以下 ) 用 Hauser2Feshback ( HF ) 统 计 理 论 计 算 , 较 高 能 量 (3 — 5. 5MeV 以上) 用预平衡 ( PE) 统计理论计算 , 由 于两种理论不同 ,为符合实验数据 ,不要求所有参数 都取相同的值 ; 在 HF 和 PE 理论中各有 7 个可调参 数 ,其中两个取相同的值 . 对于 2 ,3 次粒子发射和裂 变过程 , PE 理论也各有 7 个可调参数 . 对于 4 次及 以上过程 ,裂变截面实验值中的 “台阶” 现象已不明
- 2/ 3 - 5/ 3
图2 p + 238U 弹性散射角分布
2. 2 直接非弹散射截面 MENDF 程序不能计算直接非弹散射截面 , 采用 P. G. Y oung 的变形光学模型参数 [9 ] , 通过耦合道理
核裂变原理和计算公式
核裂变原理和计算公式核裂变是一种核反应，指的是重核裂变成两个或更多个轻核的过程。
这种过程通常伴随着释放大量的能量，因此在核能领域有着重要的应用。
核裂变的原理是通过撞击重核使其不稳定，从而分裂成两个或更多个轻核，释放出能量。
核裂变的计算公式是根据质能守恒定律和动能定律得出的。
根据质能守恒定律，核裂变过程中释放的能量等于初始核的质量和末态核的质量之差，乘以光速的平方。
而根据动能定律，裂变产生的两个核的动能之和等于初始核的动能。
具体来说，核裂变的计算公式可以表示为E=mc^2，其中E表示释放的能量，m表示质量的变化，c表示光速。
这个公式是爱因斯坦提出的相对论质能关系式，也被称为质能方程。
根据这个公式，质量和能量之间存在着等价关系，质量的变化会导致能量的释放或吸收。
在核裂变过程中，初始核的质量减少，因此释放出了大量的能量。
核裂变的能量释放是由核反应引起的。
核反应是指核粒子之间的相互作用，包括核裂变和核聚变两种过程。
核裂变是指重核分裂成两个或更多个轻核的过程，而核聚变是指两个轻核融合成一个更重的核的过程。
在核裂变过程中，释放的能量是由裂变产生的两个核的动能和辐射能之和。
这些能量可以用来产生热能或者驱动发电机产生电能。
核裂变是一种重要的能源来源，被广泛应用于核能发电和核武器制造等领域。
在核能发电中，核裂变被用来产生热能，然后通过蒸汽轮机转化为电能。
核裂变的能量密度非常高，能够提供大量的电能，而且不会产生二氧化碳等温室气体，因此被认为是一种清洁能源。
除了能源应用，核裂变还被用于医学和科研领域。
在医学上，核裂变产生的辐射被用于放射性治疗和影像学诊断。
在科研领域，核裂变被用于产生中子和其他粒子，用于研究原子核结构和物质性质。
总之，核裂变是一种重要的核反应过程，通过撞击重核使其分裂成两个或更多个轻核，释放大量能量。
核裂变的能量释放可以用质能方程来计算，根据质能守恒定律和动能定律得出。
核裂变在能源、医学和科研领域有着重要的应用，是一种重要的能源来源和科学工具。
铀238衰变式-定义说明解析
铀238衰变式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铀238是一种自然界中广泛存在的放射性元素，其衰变过程具有重要的科学意义和应用价值。
铀238的衰变式是指铀238经过一系列放射性衰变，最终转变成稳定的铅206的一种化学反应式。
铀238具有较长的半衰期，约为45亿年，因此在地球上仍然存在大量的铀238。
它广泛存在于地壳和岩石中，并且可以通过开采和精炼从中提取出来。
铀238是一种重要的核能资源，可以用于核反应堆中作为燃料。
铀238的衰变过程是一种放射性衰变链，经历了一系列的衰变步骤，最终转变成稳定的铅206。
其中最重要的放射性衰变产物是钍234和镤234，它们也具有较长的半衰期。
这种衰变过程释放出大量的能量，并产生了放射性衰变产物，对于核物理学和地质学研究具有重要意义。
铀238衰变式的研究对于深入理解地壳中铀的行为和地球历史的演化具有重要意义。
通过研究铀238的衰变过程，我们可以了解地质年代的计算方法，探索地球历史上的地质事件，例如古代地震、火山爆发和地壳的形成等。
此外，铀238衰变式还具有广泛的应用价值。
例如，通过测量铀238和铅206的分布比例，可以确定岩石的年龄和地质性质。
这对于石油勘探、矿产资源开发和地质灾害预测等领域都具有重要意义。
综上所述，铀238衰变式是一种重要的科学研究对象，它对于深入理解地球历史演化、核物理学和地质学等领域具有重要意义。
通过对铀238衰变过程的研究，我们可以探索自然界的奥秘，为人类的发展和社会进步提供有益的指导。
1.2文章结构文章结构是编写一篇长文的关键，它可以帮助读者更好地理解文章的内容和组织结构。
本文的结构如下：1. 引言1.1 概述：介绍铀238衰变式的重要性和相关背景知识，引起读者的兴趣。
1.2 文章结构：详细介绍本文的结构，包括主要章节和各个章节之间的联系。
1.3 目的：说明本文的写作目的，即通过介绍铀238衰变式的特性和意义来增加读者对该话题的了解。
1.4 总结：总结本章的内容，提出下文的主旨。
pu-239和u-235经历核裂变压缩临界值
pu-239和u-235经历核裂变压缩临界值核裂变是指重元素的原子核在被撞击、吸收中子或其他原子核时发生裂变，释放出大量能量和中子的过程。
在核裂变过程中，有些原子核可以继续撞击其他原子核，形成连锁反应，这种现象被称为核链反应。
而核裂变可以通过施加压力来实现核链反应，其中使用的两种重要核素是Pu-239和U-235。
在讨论Pu-239和U-235的核裂变过程之前，先来了解一下它们的基本性质和核裂变的原理。
Pu-239和U-235都是石墨反应堆中最常用的燃料。
其中，Pu-239是人工合成的铀的同位素，也是最重要的可用作核燃料的同位素之一。
而U-235则是自然界中存在的铀的同位素，其在自然铀中的含量极为稀少。
两者都属于可裂变核素，具有良好的裂变性质。
核裂变的基本原理是中子与原子核发生碰撞，使其发生不稳定态，最终分裂成两个或更多的核片段，同时释放出大量的能量和中子。
在这个过程中，核裂变所释放的中子可以继续撞击其他原子核，引发新的裂变反应，形成连锁反应。
而核裂变能够持续进行，取决于两个关键因素：裂变产物的平均中子数以及中子的损失和增加。
在核裂变过程中，每个裂变核产生的中子中，约有2.5个中子中能在裂变过程中产生新的裂变。
这表明中子数目是呈指数增长的，核裂变反应可以迅速放大。
而中子的损失和增加则涉及两个因素：中子的引出和中子的吸收。
中子引出指的是中子离开裂变地点的过程，这会降低连锁反应的效率。
中子的损失主要由中子散射和中子吸收引起。
中子与其他原子核发生碰撞时，可能会被散射至其他地点，从而失去裂变所需的能量。
另外，中子也可能被其他原子核吸收而失去了继续裂变的能力。
关于核裂变的压缩临界值，指的是维持连锁反应至少持续一个裂变周期所需要的最小中子数。
如果中子数少于压缩临界值，那么连锁反应会逐渐减弱，甚至停止。
而如果中子数超过压缩临界值，连锁反应会迅速增强，可能导致核反应堆的过热和失控。
在Pu-239和U-235的核裂变过程中，通过施加压力可以增加中子与原子核的碰撞概率，提高连锁反应的效率，从而实现核裂变的压缩临界值。
238u裂变反应式
238u裂变反应式
铀238是一种天然放射性元素，它可以通过裂变产生大量的能量。
裂变的过程可以用以下三种方程式来描述：
1. 铀238的裂变公式为U-238 → Ba-144 + Kr-90 + 3n，其中Ba-144和Kr-90是裂变产物，3n表示释放出3个中子。
2. 裂变反应中释放出的中子可以与其他铀238原子发生碰撞，导致它们也发生裂变。
这个过程可以用反应堆中的连锁反应方程式来描述：n + U-238 → Ba-144 + Kr-90 + 2n。
在这个方程式中，n表示自由中子，它可以与铀238发生碰撞并导致其裂变，同时产生更多的自由中子。
3. 裂变过程中释放出的能量可以用爆炸反应方程式来表示：E = mc。
这个方程式由爱因斯坦提出，表示能量（E）与物质（m）之间的等价关系。
在铀238的裂变过程中，少量的物质被转化为大量的能量。
这三种方程式描述了铀238裂变的不同方面，它们可以帮助我们更好地理解这个重要的物理过程。
铀核裂变的核反应方程
铀核裂变的核反应方程
摘要：
1.铀核裂变简介
2.铀核裂变的核反应方程
3.链式反应及其应用
4.核裂变在能源和武器领域的应用
5.核裂变反应的防护与安全
正文：
铀核裂变是一种核反应过程，指铀原子核在吸收中子后分裂成两个或多个较轻的原子核，同时释放出大量的能量。
这种反应过程是核能和核武器的基础。
铀核裂变的核反应方程如下：
U-235 + 中子→ Ba-141 + Kr-92 + 3 中子
U-238 + 中子→ Ra-146 + Ba-141 + 2 中子
其中，U-235 和U-238 是铀的同位素，中子是引发裂变反应的粒子。
在反应过程中，铀原子核吸收中子后变成一个较轻的原子核，同时放出两个或多个中子。
这些中子可以继续引发其他铀原子核的裂变反应，形成链式反应。
链式反应是核裂变的一个重要特性，它使得裂变反应能够自我维持并不断放大。
在链式反应中，每一个铀原子核裂变后会释放出足够多的中子，使下一个铀原子核达到临界质量，从而引发裂变。
这种反应过程在核反应堆和原子弹中都有应用。
核裂变在能源和武器领域有着广泛的应用。
在能源领域，核裂变被用于核反应堆发电，通过可控的链式反应，将铀原子核的能量转化为电能。
在武器领域，核裂变被用于制造原子弹，通过不可控的链式反应，释放出巨大的能量。
然而，核裂变反应也存在一定的风险。
为了防止核事故和核泄漏，核电站和核武器系统都需要采取严格的安全措施。
这些措施包括：使用防护壳、控制棒、紧急冷却系统等，以保障核裂变反应的安全进行。
总之，铀核裂变是一种重要的核反应过程，它在能源和武器领域有着广泛的应用。
铀235和铀238
铀235和铀238
铀235与铀238的区别，就是铀235比铀238轻，不过只是轻那么一点点。
铀235与铀238的区别在在于，铀235有92个质子和143个中子，当它吸收中子之后便会产生裂变反应。
而铀238有92个质子和146个中子，它吸收中子之后不会裂变，会直接变成有92个质子和147个中子所组成的铀239，就这样，中子被它不声不响的吃下去了。
所以当铀235和铀238在一起的时候，即使铀235发生裂变，释放的中子也会被铀238吃掉，所以自然也就不会继续产生链式反应。
所以就必须要将铀235与铀238分开，可是两者无论是物理性质还是化学性质都极度相似，想要分离，难度可想而知。
中子轰击235u和238u的裂变反应式中间反应式
中子轰击235u和238u的裂变反应式中间反应式摘要：1.裂变反应的基本概念2.中子轰击235U 和238U 的裂变反应式3.裂变反应过程中的质量亏损和能量释放4.链式反应的特点及其应用5.结论正文：一、裂变反应的基本概念裂变反应是指重核元素（如铀、钚等）的原子核在吸收中子后，发生核分裂反应，产生两个或多个较轻的原子核，同时释放出大量的能量和中子的过程。
在裂变反应中，质量数和电荷数守恒，即反应前后原子核的质量数和电荷数保持不变。
二、中子轰击235U 和238U 的裂变反应式1.235U + 1n →238U + 2n + 200 MeV2.238U + 1n →239U + 2n + 204 MeV其中，235U 和238U 分别代表铀的同位素，1n 表示中子，2n 表示裂变过程中产生的中子，200 MeV 和204 MeV 分别表示裂变过程中释放的能量。
三、裂变反应过程中的质量亏损和能量释放在裂变反应过程中，原子核的质量会减小，即存在质量亏损。
这部分质量亏损会转化为能量，以中子的形式释放出来。
裂变反应中释放的能量非常巨大，可以为核反应堆提供持续稳定的能量来源。
四、链式反应的特点及其应用链式反应是指裂变反应中产生的中子再次打入原子核，引发新的裂变反应，形成连续不断的核反应。
链式反应具有正反馈的特点，一旦开始，就会不断加速进行。
链式反应在核反应堆中得到广泛应用，为核能发电提供了基础。
五、结论综上所述，中子轰击235U 和238U 的裂变反应式分别为235U + 1n →238U + 2n + 200 MeV 和238U + 1n →239U + 2n + 204 MeV。
在裂变反应过程中，质量亏损会转化为能量，产生巨大的能量输出。
钚238衰变方程
钚238衰变方程
钚238是质子粒子丰度最高的锕系元素。
它是最重要的核反应原料，用于制造电力及武器等。
为了更好的利用钚238的衰变进行核反应，
需要对其衰变方程有所了解
1、什么是钚238衰变方程？
钚238衰变方程是描述钚238衰变过程的等式。
它是一种反映物质的
破坏的衰变，也就是钚238衰变的化学反应和物理过程的表达式。
2、钚238衰变方程的具体格式
钚238衰变方程的具体格式是：
$$
{^{238}_{92}}U \xrightarrow[\alpha]{} {^{234}_{90}}Th + {^4_2}He $$
其中α表示α粒子，即常见的氘离子，它是由2个质子和2个中子组成，比例为1∶2构成。
3、钚238衰变反应的物理原理
实际上，钚238衰变反应是把多余的能量通过发射α粒子来摆脱的一
种反应，它是一种稳定态到稳定态的转变过程，它满足原子核的半衰
期的定义。
4、钚238衰变的实际应用
钚238衰变对于核反应的引发非常重要，它可以产生大量的多中子，
促使其他原子核进行合成反应，这种核反应产生的能量可以用来发电
以及军事用途。
钚238衰变还可以用于活度计量、植物营养分析等。
5、钚238衰变的风险
尽管钚238衰变可以用于核反应，这种衰变过程也会产生一定的风险，尤其是主要是由它高放射性的α粒子而引起的，如果不加以控制，钚238衰变过程很容易造成辐射的危害。
此外，钚238衰变的毒性也会持续存在，在环境中存在长期的放射性
污染。
因此，要有效利用钚238衰变，必须采取集中管理，加强监管，并采取有效的防护措施，以确保安全。
铀裂变方程式
铀裂变方程式
铀裂变方程式是一个描述核裂变反应的数学方程。
它可以用来计算核
反应中产生的能量以及裂变产物的数量。
通常，铀裂变方程式可以写成这样：$$ _{Z}^{A}X + _{a}^{b}Y
\rightarrow _{Z-a}^{A-b}X' + _{a}^{b}Y' + Q$$在这个方程式中，${Z}^{A}X$ 和 ${a}^{b}Y$ 表示裂变前的原子，${Z-a}^{A-b}X'$ 和${a}^{b}Y'$ 表示裂变后的原子，Q 表示能量。
举个例子，铀裂变方
程式可以用来描述这样一个裂变反应：$$ _{92}^{238}U + _{1}^{0}n \rightarrow _{91}^{237}Np + _{1}^{0}n + Q$$在这个反应中，一个238 铀原子与一个中子反应，生成了一个 237 铌原子和一个中子，同
时释放了能量 Q。
铀裂变是一种核反应，它发生在大量的原子核中。
裂变是指一个原子
核分裂成两个或更多的小核，同时释放出巨大的能量。
这种能量的来
源是原子核内部的绑定能，它是由原子核内部的粒子（质子和中子）
的相互作用产生的。
铀裂变在核电站中被广泛用来生产电力。
当铀原子核裂变时，会产生
大量的热能，这些热能可以用来转化为电能。
铀裂变还可以用于武器，因为它能够释放出巨大的能量。
裂变反应的反应率取决于裂变物质的浓度、温度和压力。
裂变反应的
较高温度会促进裂变反应的速率，但是如果温度太高，裂变反应就会
失控，这种情况下裂变反应会爆炸。
因此，裂变反应必须在严格控制
的条件下进行，以保证安全性。
铀238衰变能量
铀238衰变能量铀238（U-238）是一种放射性同位素，它的衰变能量是研究领域中的重要参数之一。
衰变能量是指放射性同位素在衰变过程中释放出的能量，通常以单位质量的衰变能量表示。
对于铀238来说，它的衰变能量是非常巨大的。
铀238的衰变过程是一个复杂的过程，它经历了多次衰变，最终变为稳定的铅206（Pb-206）。
在这个过程中，铀238会依次衰变为镤234（Th-234）、镤234（Pa-234m）、铀234（U-234）、镤230（Th-230）、镤226（Pa-226）、铀230（U-230）、镤226（Th-226）等多个同位素。
每个衰变过程都会释放出能量，并且伴随着放射性衰变产物的释放。
铀238的主要衰变方式是α衰变，即放射出一个α粒子。
α粒子是由两个质子和两个中子组成的，相对于电子来说，它具有较大的质量和电荷。
每次α衰变会释放出能量，这些能量会以热能的形式传递到周围的物质中。
铀238的衰变能量是非常巨大的，每次α衰变会释放出约4.27 MeV（兆电子伏特）的能量。
MeV是能量单位，它表示一种粒子在电场中加速1伏特电压时所获得的能量。
4.27 MeV的能量对于微观世界来说是非常巨大的，它相当于4.27×10^6电子伏特的能量。
这个能量对于原子核来说是非常高的，因此在α衰变过程中，铀238会释放出巨大的能量。
铀238的衰变能量对于核能研究和应用具有重要意义。
铀238是一种重要的核燃料，它可以通过核裂变反应释放出大量的能量。
在核反应堆中，铀238可以通过中子捕获反应转变为钚239（Pu-239），并继续发生裂变反应释放出更多的能量。
铀238的衰变能量对于核能产生的控制和利用非常关键。
铀238的衰变能量还具有一些其他的应用。
由于它的高能量释放，铀238被广泛用于航天器的能源源。
铀238可以通过放射性衰变产生的热能转化为电能，从而为航天器提供动力。
这种利用铀238衰变能量的方式被称为放射性同位素热电发电。
平均原子质量
平均原子质量平均原子质量是指一个元素中所有同位素的质量数乘以其相对丰度的总和，再除以1000得到的平均值。
同位素是指原子核中质子数相同，但中子数不同的同种元素。
平均原子质量是一个元素的物理性质之一，它对于化学反应、核反应等都有着重要的影响。
平均原子质量的计算方法是将一个元素中所有同位素的质量数乘以其相对丰度的总和，再除以1000得到的平均值。
其中，相对丰度是指一个元素中某一同位素的数量与所有同位素数量之和的比值。
例如，氧元素的相对丰度为99.76%，其中氧-16的相对丰度为99.76%，氧-17的相对丰度为0.04%，氧-18的相对丰度为0.20%。
因此，氧元素的平均原子质量为（16×99.76%+17×0.04%+18×0.20%）/1000=15.9994。
平均原子质量对于化学反应有着重要的影响。
在化学反应中，原子的质量是一个重要的因素，它决定了反应的速率和产物的性质。
例如，在燃烧反应中，燃料的平均原子质量越大，燃烧产生的能量就越多。
在化学反应中，平均原子质量还可以用来计算反应的摩尔质量和摩尔比。
摩尔质量是指一个物质的摩尔数乘以其分子量的总和，摩尔比是指两种物质的摩尔数之比。
平均原子质量对于核反应也有着重要的影响。
在核反应中，同位素的质量数和相对丰度决定了反应的类型和产物的性质。
例如，铀-235和铀-238是两种常见的铀同位素，它们的质量数分别为235和238。
铀-235可以通过中子轰击产生裂变反应，而铀-238则可以通过中子俘获产生核反应。
因此，同位素的质量数和相对丰度对于核反应的类型和产物的性质有着重要的影响。
平均原子质量是一个元素的重要物理性质，它对于化学反应、核反应等都有着重要的影响。
通过计算平均原子质量，可以更好地理解元素的性质和反应机制，为科学研究和工程应用提供重要的参考。
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U 作为重要的裂变核 , 其与质子反应的数据
被列为研究 ADS 系统 最 高 优 先 级 的 核 数 据 需 求 中
[7 ]
应的实验数据达到最佳符合来确定光学势参数 . 由 于 p + 238 U 的总反应截面的实验数据较少 , 还参考 了 p + 天然 U ,232 Th ,208 Pb 的总反应截面的实验数
238
质子入射的总反应截面 、 弹性散射角分布 、 预平 衡理论中的 “逆截面” 、 HF 理论中的 “穿透因子” 都由 球型光学模型计算得到 . 在本工作中 , 采用唯象的
K oning2Delaroche 型光学势 [8 ] , 用光学模型调参程序 APMN 让计算的总反应截面和弹性散射角分布与相
- 1/ 3
, A,
aw = 0 . 7440530 - 1 . 487 ×10 rd = 1 . 2388047 - 0 . 01585 A
-4
自旋 ,宇称 ,形变参数
level/ MeV
J
1/ 3
, A,
π
+1 +1
β 2
0. 1980 0. 1980
β 4
0. 057 0. 057
a d = 0 . 4804756 + 5 . 205 ×10
K1 = Kph0 [ 1 . 0 + Kph1 EL < Eph +
2
7 + 9 = 28 个可调参数 , 再加上激子模型的 Kulbach
参数 DK , 共计 29 个可调参数 , 通过调整这些参数 ( 程序自动或手动) 可使 σ f ,σ n ,σ 2n ,σ 3n等截面的计算 值和实验值相符合 . 在实际计算中 , 对于质子入射情 况由于库仑位垒的作用 , 6 . 5MeV 以下的总反应截面 非常小 , 也就不必用 HF 理论了 . 6. 5MeV 以上用预 平衡统计理论计算 , 也就只需调整预平衡统计理论 中的 “裂变参数” 了. 通过 EXFOR 检索 , 发现对于 p + 238 U 反应 σ , f, σ σ σ n , 3n有实验数据 , 2n没有实验数据 , 通过调整裂变 参数使 σ f ,σ n ,σ 3n等截面的计算值和实验值相符合 , 得到了一组适用于 p + 238U 反应的裂变参数 ,见表 2.
264
高 能 物 理 与 核 物 理 ( HEP & NP)
第 29 卷
据 . 得到的一套最佳光学势参数为 ( 下面各符号的意 义参见文献 [ 8 ] ) :
V 1 = 56 . 45085 + 21 . 0 ( N - Z) / A - 0 . 024 A , V 2 = 0 . 0084901 + 4 . 23 ×10 V 3 = 5 . 33865 ×10 V 4 = - 8 . 0 ×10
1 引言
由于加速器技术的发展 , 使加速器驱动的次临 界系统 (ADS) 的实现成为可能 . ADS 系统用强流质 子加速器获得的中能质子去轰击重金属靶 , 产生大 量的散裂中子 ,次临界反应堆在散裂中子的驱动下 在次临界状态下发生核反应 ,进行能量倍增 ,废物嬗 变 . 由于 ADS 能够有效地解决长寿命核废料的最终 处理与资源的有效利用问题 , 作为核能可持续发展 的创新技术路线 ,ADS 近年来在国际上形成了一个 研究热点 [1 —5 ] . 与核动力堆 ( PWR) 相比 ,ADS 系统对核数据有 更多的要求 ,特别是中高能核数据
在 ADS 设计中 ,除了 n 和 p 的产生截面数据非 常重要外 ,d ,t α , 的产生截面 , 虽然对重靶来说这些 截面一般小于中子和质子的产生截面 , 但它们对于 损伤 、 热工和气体产生来说仍然很重要 . 由于实验数
- 2/ 3 - 5/ 3
图2 p + 238U 弹性散射角分布
2. 2 直接非弹散射截面 MENDF 程序不能计算直接非弹散射截面 , 采用 P. G. Y oung 的变形光学模型参数 [9 ] , 通过耦合道理
论程序 ECIS97 计算得到 , 然后将 ECIS97 算出的结
,
+ #43; 1 . 1360 ×10
A,
,
W 1 = 8 . 300455 + 0 . 009629 A , W 2 = 109 . 3994 + 0 . 0795 A , d1 = 25 . 456455 + 16 . 0 ( N - Z) / A , d2 = 0 . 0184418 + 0 . 003802/ ( 1 +
exp [ ( A - 156 . 0) / 8 . 0 ]) , d3 = 10 . 389516 ,
V so1 = 9 . 75558 + 0 . 0030 A , V so2 = 0 . 0070639 , W so1 = - 0 . 0000002 , W so2 = 280 . 0000 , Ef = - 8 . 4075 + 0 . 01378 A , rc = 0 . 70 + 0 . 697 A
Kph2 ( EL < Eph) + Kph3 ( EL < Eph) ] ,
因此对于 PE 理论的截面计算而言 ,共有 5 + 7 + 7 +
表2 1 ,2 ,3 次粒子发射和裂变过程中的裂变参数
process 1st PE 2nd 3rd
a
Δ
2. 750 - 0. 233 - 1. 434
af
图1 p + 238U 的总反应截面
第3期
于洪伟等 : 质子与裂变核238U 反应的理论计算
265
显 ,不再分 “台阶” 调参数 , 而是统一取一组参数 : Δa , Δ Δ f , Vf 01 , Vf 02 , Eph , Kph0 , Kph1 , Kph2 , Kph3 , 对 4 次 及以上的高次过程 , a 和 Δ 由 GCCI ( Gilbert2Cameron2 Cook2Ignatyuk) 公式和参数计算 , af = a + Δa , Δf = Δ Δ +Δ f , Vf 01 用于计算 σ 4nf ,σ 6nf , …等 , Vf 02 用于计算 σ 等 , hw 用与σ 3nf ,σ 5nf 等 ,对于σ 4nf ,σ 6nf , … f 和σ 2nf 相应 的 hw 的算术平均值 ,对于σ 等 , hw 用与 σ 3nf ,σ 5nf , … nf 相应的 hw 值 , 如果粒子能量 EL ≤Eph ,则 K1 = Eph0 . 如果粒子能量 EL > Eph ,则
-4
0. 044910 0. 148410
2. 0 4. 0
rso = 1 . 2692896 - 0 . 647 A - 1/ 3 , a so = 0 . 6680794 .
图 1、 图 2 给出了利用这组光学势参数得到的 计算结果与实验数据的比较 . 可以看到理论结果很 好地再现了实验数据 .
第 29 卷 第 3 期
2005 年 3 月
高 能 物 理 与 核 物 理
HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS
Vol. 29 , No. 3 Mar. , 2005
质子与裂变核238 U 反应的理论计算 3
于洪伟1 ;1 蔡崇海2 赵志祥1
1 ( 中国原子能科学研究院 北京 102413) 2 ( 南开大学物理科学学院 天津 300071)
- 1/ 3
果作为输入数据送给 MENDF 程序处理 . 直接非弹 计算中所用能级的激发能 , 自旋 , 宇称 , 形变参数见 表 1.
表1 直接非弹计算中所用能级的激发能 ,
rv = 1 . 2550577 - 0 . 4054A
,
av = 0 . 7926494 - 1 . 487 ×10 - 4 A , rw = 1 . 4368911 - 0 . 4054 A
图3 p + 238U 裂变截面
238 图4 U (p ,n) 反应截面
图 3 是理论计算的裂变截面和实验数据及 Ig2 natyuk [11 ] 计算结果的比较 . 从图中可以看到 , 在入射 能量小于 50MeV 时 ,计算结果和对实验数据的判断 与 Ignatyuk 一致 ,入射能量大于 50MeV 时 ,计算结果 与 Ignatyuk 出现差别 . 分析实验数据 , 裂变截面高能
2 理论模型和参数
2. 1 光学模型参数的确定
和与散裂中子
靶有关的核反应数据 , 结构材料与堆内中高能粒子 相互作用的核数据 , 加速器屏蔽以及次临界堆屏蔽 需要的核数据等 . 这些数据包括靶的中子产额 ,泄漏 中子的能谱和空间分布 , 靶和靶窗的辐照损伤以及 散裂碎片在靶内的分布和累计 , 次临界反应堆内中 高能粒子与结构材料的反应截面 ,辐照损伤等 .
. 因为其计算难度比较大 ,已有的中高能核数据
库如美国的 LA150 库 、 日本的中高能核数据库中均
2004 - 07 - 27 收稿 3 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1999022603) 资助
1) E2mail :hongwei @iris. ciae. ac. cn
263 — 267
[6 ]
没有 p + 238U 的数据 ,在现有的理论计算中 , 光学模 型采用了分能段的光学势 ,提供的数据也不全 ,远不 能满足 ADS 的需要 . 本文作者之一蔡崇海研制了适用于裂变核的中 能区核数据计算程序 MENDF ,其理论框架为球型光 学模型 、 基于经验公式的核内级联 、 以激子模型为基 础的预 平 衡 理 论 、 蒸发模型、 带宽度涨落修正的 Hauser2Feshbach ( HF) 理论 , 裂变计算用 Bohr2Wheeler 理论 . 用 MENDF 计算了入射质子能量直到 200MeV 的 p + 238U 各种反应数据 .