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核反应堆的物理基础
原子核为什么会裂变/聚变?
什么条件下易发生裂变/聚变?
核能从哪里来?
原子与原子核能
原子内部特性
核裂变原理
核聚变原理
原子模型
原子
原子的尺寸:10-10m
原子核的尺寸:10-15m
电子
质子
中子
原子核
132
质量数
质子数
中子数=质量数-质子数
一张纸的厚度相当于10000个原子的厚度
核子
电子 me = ×10-31 kg
= ×10-4 u = MeV/c2
质子 mp = u = MeV/c2
中子 mn = u = MeV/c2
原子核的质量
同位素
同一个元素家族,带有不同的中子数,就是同位素。
同位素具有相同的化学特性,但可能有不同的物理特性
同位素中有的会放出射线,称为放射性同位素或放射性核素,其余叫做稳定同位素
1H
2H
3H
氕
氘
氚
氢原子家族
235U
238U
233U
铀原子家族
132
铯原子家族
2D
3T
1H
定义
两个原子核或一个原子核和一个粒子(如中子、γ光子等)接近到10-15米量级时,两者之间的相互作用所引起的各种变化过程称为核反应
核反应
核反应与化学反应的区别
核反应吸收或释放出来的能量要比化学反应吸收或释放出来的能量大得多,例如,一个铀原子放射出α射线的能量比一个碳原于燃烧释放出来的能量几乎大100万倍。
核反应只涉及原子核,而与电子无关。
碳原子的核特性是相同的,无论是纯净的碳还是碳与其他元素的化合物(二氧化碳、石蜡、碳氢化合物等)。
中子核反应
中子俘获
用中子作“炮弹”去轰击原子核,即中子挤进原子核的过程
中子核反应
(n,γ)反应
(n,p )反应
(n,α)反应
(n,n)反应
(n,2n)反应
(n,f)反应
质子
中子
α粒子,氦原子核
核子的相互吸引力--核力
核力具有短程强相互作用的能力
它比电磁相互作用强130倍左右,作用距离只在邻近核子之间
为什么这么多的带正电荷的质子能紧密结合?
电磁力
重力
核力
原子核的尺寸:10-15m
原子的尺寸:10-10m
核力的相互作用距离:
(~)×10-13m