核物理

核物理的研究与应用Contents一、发展历史二、研究对象三、实际应用四、总结1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象；1897：P.&M.Curie发现钋(Po)和镭(Ra)；1899：卢瑟福发现，β射线；1900：维拉德发现γ射线；1903：卢瑟福证实射线为He2+，β射线为电子；1911：卢瑟福提出原子的核式模型；1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子；1932：J.Chadwick发现了中子；1934：F.&I.Joliot-Curie发现人工放射性；1939：O.Hahn等人发现重核裂变；1939：N.Bohr等提出液滴模型；1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆；1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸；1952：氢弹试爆成功。一、发展历史1919年,卢瑟福发现了质子：pONHe1117814742质子：带一个单位正电荷u007277.1mp1932年，查德威克发现了中子:nCBeHe101269442u008665.1mn1.原子核二、研究对象一种原子核，用符号XAZ例如符号：表示。同位素：Z相同而N不相同的原子核。例如：同中子异位素：N相同而Z不相同的原子核。例如：SP,32163115U,U2389223592同量异位素：A相同而Z和N不相同的原子核。例如：HeH,3231P3215原子核是由质子p和中子n组成，质子和中子统称为核子。原子核中的核子数、质子数和中子数分别以A、Z和N表示，它们满足关系A=Z+N放射性衰变核素自发地放射出某种射线而变成另一种核素的现象。1）衰变：放出带两个正电荷的氦原子核。2）β衰变：放出电子(或正电子),同时放出反中微子(或中微子)。3）γ衰变：放出波长很短(小于0.01nm)的电磁辐射。4）自发裂变：原子核自发分裂为两个或几个质量相近的原子核。放射现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一。2.放射线束+++++++++从母核中射出的4He原子核238U4He+234Th放射性母核1）衰变238U→234Th+4He+Q粒子得到大部分衰变能，粒子含2个质子，2个中子α粒子的特点能量：一般情况下，α粒子能量4-8MeV。穿透能力：非常弱，在空气中的射程约几厘米；在固体材料中的射程10-20微米，一张薄纸就能挡住。重核才具有α衰变（A150）共200多种。（1）β衰变，放出负电子（2）β衰变，放出正电子（3）俘获轨道电子νeYX_A1ZAZβNO157158YeXA-1ZAZβFO199198νeYXAZ-1AZ质量数守恒：衰变过程中，质量数A保持不变2.β衰变3.γ衰变γ衰变往往是继发于α衰变或β衰变后发生，这些衰变后，原子核还处于较高能量状态，原子核释放γ-ray。99Mo→99mTc+β-→99Tc+γ(T1/2:①66.02d;②6.02h)131I→131Xe+β-+γ(T1/2:8.04d)+++++++++－中微子光子衰变特点：1.从原子核中发射出光子2.常常在或衰变后核子从激发态退激时发生3.产生的射线能量离散4.可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰变，但不是所有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变。放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率进行，各种放射性核素都有自己特有的衰变速度。放射性核素原子随时间而呈指数规律减少，其表达式为：N=N0e-λtλ:decayconstantt:decaytimee:baseofnaturallogarithm衰变的基本规律指数衰减规律N=N0e-tN0:（t=0）时放射性原子核的数目N:经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目:放射性原子核衰变常数（单位时间内一个原子核衰变的几率）大小只与原子核本身性质有关，与外界条件无关;数值越大衰变越快N=N0e-tMeV3.18HeHeMeV6.17HeHMeV0.4HMeV25.3He434333pdndpddnddMeV15.4322He264npd氘核聚变2）核聚变使两个很轻的原子核聚集变成为一个稍重的原子核的过程，称为核聚变。keV144Re41E20CKkET910~32实现受控热核聚变的条件:K10T81）核裂变使一个重原子核分裂成为两个或两个以上中等质量原子核的过程称为核裂变。n2SrXenU109438140541023592例如：235U在慢中子的轰击下，可发生裂变反应(一个235U核裂变，可释放出约211MeV的能量)n3KrBanU1089361445610235923.裂变与聚变1、核物理技术在农业中的应用2、核物理技术在工业中的应用3、核物理技术应用于食品与农产品的辐照4、核物理技术在能源领域的应用5、核物理技术在医学领域的应用6、核物理技术在环境治理中的应用7、核物理技术在天体物理的作用三、核物理应用1、核物理技术在农业中的应用核辐射育种已经获得了1000多种新的农作物，在全世界播种面积达几千万公顷，产生了巨大的经济效益和社会效应。辐射源采用γ射线、中子、离子束、激光和等离子体辐射源。利用核辐射处理使害虫的遗传物质发生变化，降低该种害虫本身的潜在生殖能力。同位素示踪技术在土壤肥料研究中的应用。核技术的工业应用始于20世纪50年代兴起的辐射加工。辐射加工利用Co源产生的γ射线或电子加速器产生的电子束照射物料,可引起高分子材料的聚合,交联和降解,并可引起生物体的辐射损伤和遗传变异。在工业上主要有两方面的应用：1）离子束加工技术2）无损检测技术1、核物理技术在工业中的应用食品辐照是人类利用核技术开发出来的又一种新型食品加工保藏手段．它的原理是食品经电离辐射照射，可杀灭食品中的虫害，消除食品中病原微生物及其他腐败细菌，或抑止某些食品中的生物活性和生理过程，从而达到食品保藏或保鲜的目的。3、核物理技术在食品与农产品的辐照中的应用世界能源主要来自石油占39％、煤炭占24％、天然气占22％、水电占6．9％、核电占6．3％。石油和煤炭虽然目前仍占主导但它们的市场份额在数十年前就已经开始下降，而核电的比例一直稳定而呈增加趋势。4、核物理技术在能源领域的应用核技术在医学中主要有两个方面的应用：一个是核医学成像,另一个是肿瘤的放射治疗。核医学成像技术包括单光子发射断层成像和正电子断层成像。核医学成像技术是目前唯一能在体外获得活体中发生的生物化生物化学反应。5、核物理技术在医学领域的应用首先在环境监测方面，可以充分应用现有核分析技术所具有的高灵敏度、高准确度、恶劣条件的适应性，对环境进行实时、远距离监测，对环境污染物化学程度及其效应进行分析和评估，对新型污染物进行鉴别和溯源分析，应该说核分析技术已成为环境监测分析的质量保证体系中的重要组成部分。在环境治理方面，利用辐射处理污染、废水和其他生物废弃物的方法与传统的填埋、投海、焚烧等处理方法相比有显著的优点。它不会造成环境的二次污染，处理费用低。6、核物理技术在环境治理中的应用宇宙中的核合成过程恒星诞生、发展、死亡与核反应的关系Th、U等重核如何形成7、核技术在天体物理的作用不难预料,未来的世纪将是科学技术日新月异的时代,是人类学会和自然和谐相处的时代,是经济和文明继续高速发展的时代,也是核能与核技术全方位应用的新时代。未来的核能时代将成为人类历史上最光彩夺目、最美好的时代.核物理本身在广度和深度两方面都面临巨大的变革，在新的研究领域中，挑战与机遇共存，核物理学家面临激动人心的新发现。走过百年历史的核物理依然生机盎然,正朝着研究物质更深层次发展,在今后几十年里定将会有新的重要发现,并会更好地造福人类。四、总结谢谢观看看观谢谢