原子核物理学介绍PPT课件

• 42年，费米，利用铀核裂变释放中子及能量的性质，发 明热中子链式反应堆，这就是大规模利用原子能的开始。
• 45年，奥本海默领导洛斯-阿拉莫斯实验室制成快中子链 式反应爆炸装置---原子弹；1公斤铀在日本广岛上空分裂， 10万人死亡，10万人受伤
• 52年，泰勒领导，实现轻元素的热核爆炸，氢弹成功
原子弹，原子核反应堆
• 卢瑟福的断言 核反应放能， 用火柴煮饭？ 痴人说梦！！！
裂变的发现，打开原子能利用大门， 原子（核）家喻户晓，原子笔？？？
2021/3/9
授课：XXX
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原子弹
• 哈恩，史特拉斯曼 ：中子轰击铀，发现有中间质量的元 素产生。
• 梅特纳，弗里希：提出铀原子核分裂成两半的产物，解 释哈恩，史特拉斯曼的实验，重核裂变。
反冲质子 （5.7 MeV)
• 查德威克实验: α---〉铍 ---〉中性射线 氮 (14N)
计算：
反冲氮核 （1.2 MeV)
如果是 γ射线 5.7 MeV 反冲质子： 1.2 MeV 反冲氮核：
Er = 89 MeV Er = 55 MeV
2021/3/9
授课：XXX
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宣布中子发现， 诺贝尔奖！！！ 原子核物理学的开始
与氢核结合在一起,组成一个中性的双子,这样的 原子(指中性双子)也许有很新颖的特性”
他还断言: 要解释重元素的组成,这种原子 的存在看来几乎是必需的
2021/3/9
授课：XXX
6
• 1930 年：博恩实验
α---〉铍 中性射线，穿透力很强， 能穿过铅板，认为γ射线
• 居里夫妇实验 α---〉铍 --〉中性射线 石蜡(H) γ射线
2021/3/9
授课：XXX
4
中子的发现
• 原子核的组成？？？
• 最初，基本粒子只有电子，质子，原子核由电子 和质子组成？？？
电子在原子核内？？？
ph hc124f0mMeV124MeV
c 10fmc
c
E pc124MeV
2021/3/9
授课：XXX
自旋， 统计
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• 1920 年, 卢瑟福提出: “在某些情况下, 也许由一个电子更加紧密地
2021/3/9
授课：XXX
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International Thermalnuclear Experimental Reactor (ITER)
Construction Site
2021/3/9
授课：XXX
ITER Device
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Fusion Reaction
Tritium production
原子核物理学介绍
2021/3/9
授课：XXX
1
研究范围：
原子核物理学是研究物质结构的一个层次的学科，介于原子 物理与粒子物理之间。
原子和原子核是物质的两个层次。原子由原子核与核外电子 组成。
物质的性质主要归功于原子，或主要归功于原子核，但几乎 不归功于两者。
元素的化学，物理学性质，光谱特性，基本上只与核外电子 有关，而放射现象则与原子核有关。
• 1954年，苏联建成第一座原子能发电站。 • 1958年，中国建成第一座原子核反应堆。 • 1964年，第一颗原子弹爆炸成功。 • 1967年，第一颗氢弹爆炸成功。 • 1991年，中国第一座自行设计制造的核电站，
秦山核电站发电成功。
2021/3/9
授课：XXX
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fission
fusion
Nuclear energy development
2021/3/9
授课：XXX
20
Accelerator Engineering Application
ADS—(Acceleratowk.baidu.com-driven System)
2021/3/9
授课：XXX
Transmutation
21
原子核物理学
• 实验性： 实验—理论—实验
• 应用性： 原子核物理 + 化学；生物；材料； 冶金；地质 等， 产生边缘学科
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核素图
Z
2021/3/9
授课：XXX
10
N
核素图
• 天然存在的核素: 280多种, 稳定, 60 多种, 长寿命放射性
• 人工制作的有1600 多种放射性
• 理论预言: 允许存在的核素至少5000多个
2021/3/9
授课：XXX
11
• 质子滴线, 中子滴线 • β稳定线 • 超重元素稳定岛
Z1.980.A 0155A2/3
2021/3/9
授课：XXX
15
•
铀
，
U 235
92
原子弹原理
钚
239 94
Pu
自持裂变
反应式？ 每次裂变放能？ 平均中子数？ 1公斤铀或钚完全裂变，放能 ？？？TNT
天然铀
U 235
92
0.72%,
热中子裂变
U 238
92
99.27%
快中子（>1MeV) 裂变
2021/3/9
授课：XXX
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原子核反应堆
β射线是电子。后，提出原子的有核模式。 • 1919年 实现人工核反应，用α粒子从氮核打出质子。
2021/3/9
授课：XXX
3
原子的中心
• 原子由 质子 + 电子 组成? 均匀分布?
• 1909 年, 盖革，马斯顿，用α粒子轰击原子，发现有 8000分之一的几率被反射回来，难以理解?
• 1911 年, 卢瑟福提出有核模式。正电荷和原子质量集 中在原子中心的小范围内，这就是原子核。重大发现， 但不受重视。
• 李政道预言: 稳定洲
• 中国发现的新核素
202Pt（铂）上海原子核所 204Hg (n, 2pn) 202Pt
185Hf (铪）兰州近代物理所 186W (n, 2p) 185Hf
2021/3/9
授课：XXX
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原子能的利用
• 原子核物理学的研究的最大成就 ？？？
2021/3/9
授课：XXX
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研究对象：原子核 ---〉组成，结构，反应等
2021/3/9
授课：XXX
2
历史
序幕： • 1896年， 贝克勒尔，铀的放射现象, 第一次在实验室
观测到原子核的现象。 • 1897年， 居里夫妇发现放射性元素，Pu, Ra • 1899年， 发现α，β射线， • 1900年， 发现γ射线。 • 1903年， 卢瑟福发现α射线是 带正电的氦原子核，
• 海森堡，原子核 ： 质子 + 中子，---〉核子，两 个不 同状态
2021/3/9
授课：XXX
8
原子核符号
符号：
A z
X
同位素 （isotope)， Z 相同， N 不同
同量异位素 (Isobar)，A 相同, Z 不同
同中子异荷素(Isotone). N 相同, Z 不同
2021/3/9
授课：XXX