核物理学与核技术

《科学与技术》辅导3

第二章核物理学与核技术

学习目标：

1.了解：原子、原子核、核子以及更深层次的物质构成的大小、结构和性质。原子

核物理的发展历史。原子能的三种释放模式。核反应的基本过程，核能利用的前途、优缺点。核电站的工作原理、发展趋势。我国核能利用的现状和规划。

2.理解：原子核的组成，理解质量数、质子数和中子数之间的关系。爱因斯坦质能

方程的含义。原子核的结合能的来源。

3．STS：学习人类对物质世界不断探索的科学精神。

人类对核能和平利用的前景。

一、溯源

1、开端

人类很早就开始了对物质世界的探索，公元前古希腊哲学家德谟克利特认为，一切物质是由一种不可分割的微粒所构成的，这种微粒称之为原子，这是最早的原子论。由于当时的生产力发展水平、和人对自然的认知水平的限制，早期的原子论、带有强烈的猜测和思辨色彩。

近代的原子论是随着化学的发展建立起来的。化学家认为原子是极微小的粒子，是物质结构不可分割的最基本单元。原子学说真正从实验方面得到证实，并且成为一门研究物质结构的科学，则是起源于19世纪末、20世纪初物理学家的发现。

2、三大发现的启示

在19世纪末、20世纪初的近十年中，物理学研究发生了一系列震撼性的事件，许多重要发现接锺而至，导致了对物质结构研究的革命性的发展。

1895年，德国物理学家伦琴，意外地发现了一种神秘的射线。由于不知其名，所以伦琴将它命名为X射线。同时，还公布了他的妻子的、手指骨的X射线照片。这在全世界引起了轰动。伦琴也因之成为世界上第一个获得诺贝尔物理奖的人。

1896年，法国科学家贝克勒尔，偶尔发现、铀盐未被阴极射线照射时、也会发出穿透能力很强的射线，这就是铀的放射性。随后，居里夫人又证实了钍元素也具有放射性。“放射性”这个词，正是由居里夫人所提出的。1903年，居里夫妇与贝克勒尔一起，共享了诺贝尔物理学奖。

1897年，英国物理学家J.J.汤姆逊，成功地测定了组成阴极射线的粒子的电荷与质量之比，即电子的荷质比，从而在实验上发现了电子。

如果说，X射线的发现，是自然界发出的一个信息，它告诉人们，原子内部有着复杂的结构；那么放射现象的发现，则使人们意识到原子是可变的；而电子的发现，打破了原子不可分的观念，标志着人们终于打开了原子世界的大门。

X射线、天然放射性和电子，这三大发现，极大地震撼了人们的心灵，使人们对原子的实体性不再有怀疑，更为重要的是，它使人们认识到原子不再是物质结构中不可分割的最基本单元，原子是由更深层次的物质所构成的。而且，原子内部在发生变化，构

成原子的深层次物质有其自身的运动规律。从此，人们开始了对微观世界的不懈探索。

二、原子的结构

19世纪的三大发现，揭开了研究微观世界的序幕，把人们的视线引入了1010-米范围的微观世界。人们开始思索，原子是由什么组成的？它的结构又是怎样的呢？

1、原子的“葡萄干蛋糕模型”

在J.J.汤姆逊发现电子以后，人们马上想到电中性的原子，很可能是由电子和带正电荷的部分所组成的。关键的问题是，正负电荷在原子中是如何分布的？在各种模型中，汤姆逊本人在1903－1904年间、所提出的一种模型最为引人注目。他假定：原子的正电荷是均匀分布在整个原子球体内，而电子是一个个镶嵌在其中。这个模型有些像一块蛋糕上撒布了一些葡萄干，所以，后来的人们就把这模型戏称为“葡萄干蛋糕模型。”在模型提出的最初几年，对于这一模型，既没有支持它的证据，也没有反对它的证据，原因是当时尚无研究原子内部结构的实验手段。这种情况一直持续到卢瑟福进行了α射线轰击原子的散射实验以后，才开始改变。

2、原子的“有核模型”

英国物理学家卢瑟福，是J.J.汤姆逊的研究生。在放射性现象发现不久，还是研究生

身份的他，积极投入了其中的研究工作。他发现放射性元素所放出的射线中，其中一种是α射线，并利用特征光谱线、证实了α射线就是带两个正电荷的氦离子，即α粒子。接着，他利用镭源所放出的α粒子为炮弹去轰击各种原子，测量出射α粒子的偏转情况，研究α粒子与物质的相互作用。1908年，卢瑟福荣获了诺贝尔化学奖。

1909年，新的奇迹出现了，他的学生在用α粒子轰击金箔的实验时，从大量的观察记录中发现，α粒子居然约有八千分之一的几率反射回来，这是一个令人惊讶的结果，就好象“将一支枪对着一张纸开火，一颗子弹却弹了回来”一样，此结果与汤姆逊模型是完全矛盾的。但是，卢瑟福充分尊重实验事实，抓住了与原子结构直接有关的信息，经过严谨的理论推导，于1911年，提出了原子的“有核结构模型”。他认为，所有的正电荷和原子质量都集中在原子中心的一个非常小的体积内，这就是“原子核”，其半径在1014-～1015-米范围内。原子中的电子是在核周围、绕核运动，运动半径约为1010-米范围内，带正电的核、和带负电的电子之间的静电引力，把整个原子结合在一起。原子的“有核结构模型”也合理地解释了“α粒子散射实验”，由于α粒子的质量约是电子的八千倍，所以，α粒子在与电子作用时，几乎不会改变方向；而与原子中心的原子核发生散射时，将受到原子核的库仑力的排斥，有可能发生大角度散射。理论计算表明，确实α粒子可以有非常小的几率被发射回来，与实验事实相符。

原子核的发现意义深远，它使人们对原子结构有了正确的认知，为原子核物理的发展奠定了基础；是人们探索微观世界的道路上的一块里程碑。

3、对于原子有核模型的修正

卢瑟福原子有核模型取得了成功，但是也存在着严重缺陷，主要问题在于电子在原子

内部是如何运动的。1913年，卢瑟福的学生、年仅28岁的丹麦物理学家玻尔，在普朗

克－爱因斯坦解决黑体辐射问题时提出的光量子理论的启发下，用能量量子化的概念对原子有核模型进行了修正。他提出：（1）电子环绕原子核运动，只能在一些可能的分立的轨道上，每一轨道对应于一个确定的能量；（2）当电子从较高能量的轨道跃迁到一较低轨道时，它释放能量，放出光子，后人称这个理论为玻尔旧量子论。1922年，玻尔荣获诺贝尔物理学奖。

与卢瑟福原子模型一样，玻尔模型在成功的同时，同样存在着难以克服的矛盾。1924年，法国的物理学家德布洛意，从光具有波和粒子两象性，推想到物质粒子也会有波动和粒子两种性质，从而提出了物质波的概念。利用德布洛意的物质波概念，可以很自然地认为，由于电子的波粒二象性，导致了在原子中的电子根本不是作经典的轨道运动，而是以一定的几率出现在原子空间的不同地方，于是原子模型更臻完善了。德布洛意获得1929年诺贝尔物理学奖。

玻尔的旧量子论、德布洛意的实物粒子波粒二象性的思想，不仅对原子模型的建立做出了贡献，而且在探索微观世界运动规律的理论上迈开了革命性的一步。在此基础上，经过许多物理学家的努力，诞生了量子力学，它使我们能够正确描述微观世界的运动规律，为我们进一步深入微观世界的研究提供了有力工具。至今为止，量子力学已为人类作出了巨大贡献，如半导体、晶体管、集成电路以至于超大规模集成电路、激光、核能利用等技术的发明和发展都离不开量子力学，而且直至今日在自然界尚未发现与量子力学相违背的现象。

三、原子核的结构

原子是由一个尺度非常小的原子核和核外的绕核旋转的电子组成的。在明确了原子的结构之后，物理学家的视线开始转向原子核的结构研究，人类对物质世界的认知一下子从原子的尺度1010-米深入到原子核的尺度1014-米中去了。

1、原子核构造之谜

卢瑟福提出了原子核的概念后，就利用α粒子散射现象来测定原子核的电荷。他在这一系列的散射实验中得到了一项重要成就，发现元素周期表中的化学元素，不应按原子的质量来排列，而是应该按原子核所带的电荷量的大小来排列。最简单的原子―氢原子序数是1，即氢原子核只具有单位电荷，与电子的电量相等。借用“原始”（prot）之义，称它为质子（proton），中文译文“质子”是取“携带质量的粒子”之义，其他原子核的电量大约是质子电量的整数倍。这样，元素周期表中的化学元素就顺序排列下来。

对原子核性质的研究凝结了许多原子核物理学者的工作，直至上世纪40年代人们已有了以下认识：

（1）所有原子核都带正电荷，电荷量的大小均是质子（亦即氢原子核）电荷的整倍数。

（2）所有原子核的质量均差不多是质子质量的近似的整倍数，但是这一近似的整倍数却不等于电荷的整倍数。

由于原子核的质量近似于质子质量的整倍数，因此导致对原子核结构的一种猜测，就是质子是构成原子核的基本成分。用这个概念解释氢原子核是顺理成章的事，但是困

难马上就出现了，氦原子有两个电子，由于原子是电中性的，对应地原子核内应有两个质子，那么氦原子核的质量数应为2，事实上氦原子核比氢原子核重四倍，质量数为4，如果认为氦原子核是四个质子所构成，那又怎样抵销那两个多余的正电荷呢？另一种设想是原子核是由质子和电子这两种“基本”粒子组成的，这也很自然，因为当时他们手头上也只有质子和电子。这样就可以解释氦的原子核可能还有两个电子能抵销两个正电荷，氦原子核是由四个质子与两个电子所构成的，似乎也可以讲得通，但是对于更重的原子核矛盾就尖锐到无法解释的地步了。铀原子核有92个正电荷，按原子核由质子和电子所构成的观点来看，则铀原子核应由184个质子和92个电子所构成，铀原子核的质量数应为184。但是，实验定出的铀原子核质量数为184的1.3倍。显然92个电子是无法补上这30％的差额的，因为电子质量只是质子质量的万分之五。

元素同位素的发现使问题更加复杂化。同位素是指原子的化学性质相同而质量不同，但处在元素周期表内同一位置上的一组元素。氦元素有两种同位素，即两种质量不同的原子核，质量数分别为3和4。铀原子核有质量数分别为235与238的两种同位素。研究表明，差不多所有的元素都有同位素，这是一种普遍存在的事物。最简单的氢原子核也有质量数分别为1、2、3的三种同位素，后两者分别称为氘和氚。这就把原子核是由质子与电子构成的设想推上了绝路。

2、中子的发现

但是，质子绝对不是构成原子核唯一的基本成分。为了探索原子核组成的秘密，1920年,卢瑟福提出了一个创新的科学思想，他认为，在原子核中，除了质子外，还存在一种质量与质子相近的中性粒子。正是受卢瑟福这个思想的影响，寻找原子核内的中性粒子成为当时许多核物理学家一直在追求的科学目标。

中子的发现颇具戏剧性。1930年，德国物理学家玻特和他的学生利用α射线轰击铍元素，发现产生了一种穿透力极强的射线。消息传到法国，居里夫人的女儿伊雷娜.居里和她丈夫约里奥.居里对这种射线进行了研究。他们将这种射线射到石蜡上，测到了有反冲质子从石蜡中放出。但是，他们都没有能够抛弃传统的旧观点，而断言这种射线正是大家所知的γ射线。

而正在剑桥工作的英国物理学家查德威克,看到居里夫妇的研究报告后，立即把铍射线与他的老师卢瑟福在1920年提出的思想联系起来，意识到这可能就是他们寻找已久的新中性粒子。查德威克首先验证了这种新射线在磁场中不会偏转，因此判断它是不带电的中性粒子。然后，测定这种粒子的速度不到光速的十分之一，从而排除了它是某种γ射线的可能性。接着，查德威克又通过巧妙的散射碰撞实验，确定这种新粒子的质量与质子差不多。这样一来，查德威克获得了足够的实验证据，宣布发现一种新的中性粒子――中子，查德威克荣获了1935年度的诺贝尔物理奖。

3、关于科学探究

发现中子的历史，是近代科学史上一个典型事例，通过这个例子我们可以看到创新

4、原子核的结构

人们发现中子后，对于原子核的研究、有了迅猛的发展。人们提出了新的原子核模型。

原子核可以看作是由质子和中子组成的。质子和中子除了所带电荷不同外，其他各方面都很相像，因此，物理学家、把它们统称为核子。

按照这一模型，原子核是由Z个质子、和N个中子组成，原子核的质量数就等于A ＝Z＋N，也就是说,原子核由A个“核子”所组成，A，又称为原子核的核子数。对于任

元素。

何一种原子核，就简称为A

Z

H，表示氢原子核的核子数为1，质子数为1，也就是原子核例如，氢元素，记为1

1

He，表示氦原子核内，中子数中只有一个质子，原子的序数也就是1；氦元素，记为4

2

为2、质子数为2，原子的序数也就是4。

这是氦原子模型示意图。原子核内具有两个质子、两个中子，原子核的半径在10－14～10－13m范围内。原子的半径约01nm，也就是10－10m左右。两个电子环绕原子核运动。

原子核非常之小，原子核的半径只是原子半径的万分之一，但是，却集中了原子质量的99。97％；居住在原子核内的中子和质子，一个紧挨一个把原子核挤得满满的。质子和中子都是原子核的成员，只是一个带正电荷，一个不带电荷，人们把它们统称为核子的意思是，它们都是组成原子核的粒子。

5、核力

原子核中，有许多带正电的质子集聚在一起，它们之间具有强大的电磁斥力，虽然它们之间也具有万有引力，但是，由于电磁力比万有引力强许多倍，它们之间的库仑排斥力，会使得、除氢原子核以外的、所有原子核、顷刻间分崩离析。事实上，我们知道原子核是非常稳定的，要破碎它门非常困难。这就意味着在原子核的内部、一定还有一种比电磁力更强的力。这就是核子与核子之间的相互作用力，称作核力。它是自然界除了电磁力和万有引力之外的第三种相互作用，具有以下特点：

（1）核力是一种强相互作用，尽管它是宇宙中最强的相互作用，却是最晚被发现的两种相互作用中的一种。核力的作用是保持原子核的稳定，因此核力要比库

仑力强得多。如果电磁相互作用的强度为1，强相互作用的强度就是它的137

倍。

（2）核力是短程力，只有当两核子之间的距离为原子核的半径1015 米时，才有相互作用。

（3）核力有饱和性。这种饱和性使得原子核和水一样、呈现不可压缩性，即原子

核的密度近似为常数。

四、原子能的来源

1、爱因斯坦质能方程式

19世纪末、20世纪初,理论物理学家为了解释一系列原子核物理领域的新发现，努力冲破旧的经典观念的束缚，根据实验事实，建立了新的理论框架。1900年，普朗克在解决黑体辐射问题时，提出了能量子的理论；1905年，爱因斯坦利用能量的量子概念、成功地解释了光电效应；1913年，玻尔在此基础上，用能量量子化的概念提出了他的原子模型，形成旧量子论；1924年，德布罗意提出实物粒子波粒二象性的观点；1925年左右，奥地利物理学家薛定谔、德国物理学家海森伯在波粒二象性的基础上，分别创立了波动力学和矩阵力学，后来英国物理学家狄拉克证明了两者完全等价；至此，能够正确描述微观世界运动规律的理论―量子力学完全建立起来。几乎与此同时，另一位伟大的物理学家爱因斯坦创建了关于时空观的革命性的理论――狭义相对论，它是一个能够正确描述高速世界运动规律的理论。在讨论了高速运动中的空间－时间关系后，爱因斯坦在1905年关于狭义相对论的第二篇短文中论述了质量与能量的关系：

E ＝mc 2

常见形式是：

△ E ＝（△m ）c 2

式中E 为能量，m 为质量，c 为光速。它是一切物质运动速度的最大极限。从公式中可以看出，物体的能量每增加△E ，相应的惯性质量也必定增加△m ；反之，每减少△m 的质量，就意味着释放出△E 的巨大能量。也就是说：质量与能量是等价的，是可以相互转化的，少量的质量能够转换为十分巨大的能量。这是一个惊天动地的理论，它揭开了宇宙的一个巨大奥妙，为原子能的利用奠定了理论基础。因此，这一公式被后人称为“改变世界的方程”。

2、举例

从公式中可以看出，△m 的变化，可以导致△E 的变化，物体的质量减少，就意味着释放出巨大的能量。也就是说：质量与能量是等价的，是可以相互转化的，少量的质量能够转换为十分巨大的能量。

=109?16)(W

我们知道，一千克煤可以发电三千瓦（一小时），那么，一千克物体质量裂变产生的能量所发电量是一千克煤的三千亿倍。

3、探索更深的层次

差不多在查德威克发现中子的同时，英国物理学家安德森、在人类历史上第一次发现了反粒子――正电子，随后，反质子和反中子也被发现。在强相互作用发现之后不久，现在我们具体分析爱因斯坦质能方程式：

△ E ＝（△m ）c 2

我们来具体计算：假设质量减少一千克，△m =1kg ，能够产生多少能量？

△ E ＝（△m ）c 2

=()281031??

人们通过对天然放射性的研究又发现了弱相互作用。由此，人们认识到，自然界中一切物体的相互作用，都可以归结为四种基本的相互作用，即引力、弱力、电磁力和强力相互作用。所有的基本粒子，按照它们参与各种相互作用的性质，分为三大类：强子、轻子和传播子。后来，通过实验还进一步发现，在强子内部还有点状的荷电粒子，人们称强子内部点状的东西为“夸克”。随着粒子物理学的发展，人们对物质结构的认识不断深入，上世纪70年代末80年代初，各种可能的“亚夸克”模型被提出，诺贝尔奖金获得者、美国科学家格拉肖曾建议，把比夸克更深层次的粒子叫作“毛粒子”，以纪念毛泽东倡导的“物质是无限可分的”的哲学论断。

这是亚原子世界高度简化图。原子，半径是10－8cm，也就是10－10m的范围内，原子核的半径是10－12cm ，也就是在10-14m范围，核子，也就是质子、中子，半径在10-13cm 范围内，也就是 10-15m范围内，夸克的范围在10-18cm，也就是10-20m左右。

几千年来，人类对物质世界的结构进行了苦苦探索，只是在近代，特别是在一百多年前，才刚刚进入科学阶段，得出了物质最小构造单位是原子的科学论断，有了原子模型。自从1895年，伦琴发现X射线起，人们的视线触及到了原子世界的内部。自那时起，经过许多杰出科学家的不懈努力，目前人们对物质结构的认识深入到了原子核的内部空间，了解到物质构成的单元已小到夸克层次，认知的尺度已深入到1020-米的范围。这一事实向人们展示了科学发展的突飞猛进，同时也启示人们：认识是无止境的，对构成物质结构的最小单位的探索是不断深化的。

五、原子能的三种释放形式

我们知道，原子核可视为由质子和中子组成，质子和中子之间存在着强大的核力。在质子和中子形成原子核的过程中，核力把质子和中子“粘”成了原子核，原子核的质量在减少，这一质量亏损转变为能量储存在原子核内，称为核能，也叫做原子能。如果原子核的结构发生了变化，储存在原子核内的核能就会以各种方式释放出来。原子能的释放方式有三种：原子能的衰变、原子能的裂变、原子能的聚变。

1、原子能的衰变

某一种原子核、自发地、放出相应的粒子，演变成为另外一种原子核的现象，称之为原子核的衰变。由于原子核在衰变过程中、会放出α、β、γ三种射线，因此，原子核的衰变又具体分为α衰变、β衰变和γ衰变。原子核在发出这些射线的同时，由一种元素蜕变为另一种元素。

当原子核在发生α衰变、或者β衰变时，产生的新原子核往往具有过多的能量，这时新原子核就会辐射出γ光子，从激发态回到基态。这种放出γ光子的原子核衰变，称为“γ衰变”。在绝大多数情况下，原子核处于激发态的寿命相当短，典型值约1014-秒。但是，有一些激发态寿命可能较长，一般可长于0.1秒。处于这种寿命较长的激发态的核素，称为同质异能素，在医学上有重要应用。

2、原子能的裂变

（1）原子能的裂变

原子核裂变一般是指一个重原子核分裂成为两个质量为同一量级的碎块，并释放

出能量的现象。原子核裂变具有两种模式，一种是由重原子核、自发地裂变，并释放出

能量。例如，铀－235的自发裂变

235

U――――→两个成分不相同的碎块＋200MeV

92

铀－235，自发裂变，成为两个成分不相同的碎块，以及放出二百兆电子伏特的能量。

另一种是在中子的作用下而引发的核裂变，例如，中子轰击铀－235时发生的核裂变

U――――→两个碎块＋2或3个中子＋200MeV

n ＋235

92

中子，轰击铀－235，产生的结果是，原子核碎成两个碎块、释放能量，释放能量，另外还会释放出、两三个中子。这种原子核裂变方式，是人类迄今为止大量释放原子能的主要方式。

（2）科学创新的启示

发现铀原子核裂变的历史，对现代科技的发展来说颇具启示。铀在中子轰击下会发生裂变这一事实，是直到1939年1月才得到确认的。然而，早在1934年，意大利物理学家费米在实验中发现，铀在中子照射下，会产生一些半衰期不同的放射性核素。费米当时设想，它们都是铀原子核吸收中子，并放出β射线而产生的，是超铀元素，即原子序数大于铀的元素。同年，一位德国女化学家诺丹克，对费米关于超铀元素的认识提出了批驳，她设想，铀的原子核在中子轰击下，可能分裂为原子序数较小的新原子核。可是，由于她拿不出经过科学检验的根据，她的设想并不为科学家们所接受。直到1938年，德国两位科学家哈恩和史特拉，通过实验确认铀和钍经过中子轰击后产生了钡的同位素，这时,世界上大多数核物理学家和化学家都已倾向于承认铀原子核在中子轰击下能分裂的论断。同年，居里夫人及同事从受中子轰击后的铀中分离出镧系同位素时，曾有过铀原子核能分裂的设想。1939年1月，当哈恩和史特拉公布了他们的论文之后，约里奥·居里及侨居丹麦在玻尔实验室从事同样研究的德国科学家弗里希和梅特纳尔，在同一时间首次公布了他们关于铀原子核裂变的更为完整的研究结果。至此，铀在中子的轰击下会发生裂变的事实才为学术界和公众确认为真理。核科学技术和核能利用的发展从此呈现突飞猛进之势。

发现铀原子核裂变的历史表明，在科学研究中，从发现一个新的现象到认识它的本质，并确定其认识的正确性，要经过很多艰辛和不懈的努力，更为重要的是要有创新的思维。

我们回顾一下发现铀发生裂变的过程：

（3）链式核反应

链式核反应是指核反应产物之一能引起同类反应，使得这样的反应能链式地进行下去的核反应。重核受中子冲击发生裂变过程中释放出新中子，如果新中子能够使其他重核继续发生裂变，链式裂变反应就可以实现。比如，在中子轰击下铀－235核每次裂变产生2～3个新的中子，新中子引起邻近铀－235核裂变，并在其裂变中再产生新的中子。于是在一定的条件下，不靠外界作用就能连锁式地引起其他铀－235核的裂变反应，同时使系统持续地放出大量的裂变能量，这个过程就是链式裂变反应。由于不靠外界作用，这个链式裂变反应还是自持链式裂变反应。

3、原子能的聚变

两个或几个轻原子核结合成一个较重的原子核,并释放出能量,这种结

合称为聚变。如氘和氚的核聚变反应：

2 1H＋3

1

H―――→4

2

He＋n＋17.6MeV

中等质量的元素（例如元素周期表上铁附近的元素），无论是裂变还是聚变都不会释放能量，而且需要吸收能量。重的元素（如元素周期表上铀附近的元素）裂变时会释放出能量。轻的元素则在聚合为较重的元素时能释放出能量。可以认为裂变能和聚变能的本质相同，这是因为它们都是在原子核发生“分裂”和“结合”时由于质量亏损造成的。

原子核都带正电，两个带正电的原子核聚变成一个较重的原子核时首先要克服彼此间的静电斥力。所以质子数越少的原子核越容易聚变。实际上，轻原子核的聚变在目前只考虑氢的同位素之间的聚变。在氢的三种同位素中，氘和氚之间的聚变又是最容易的，所以，人们一般将氘和氚称之为聚变核燃料。

六、原子能的利用

1938年哈恩等人发现铀原子核裂变现象，这一发现使得原子能的利用从实验室走向了现实。现如今，人类已进入了核能时代，核武器、核电站是一个国家掌握核科学、核技术能力的标志，成为综合国力的体现。我们来看表2－1，它显示出世界核能研究、开发、利用的发展轨迹。

1、核裂变反应堆

要想利用核能，首先就必须有使核材料能够发生链式裂变反应，将能量持续不断地释放的装置，这一整套装置称之为核裂变反应堆。

世界上第一座人工核反应堆于1942年建成的，由费米领导的实验小组设计，命名为芝加哥1号堆。至今，凡到美国芝加哥观光的游客，都可在芝加哥大学校园里一座古堡式的灰色外墙上，看到一块金色匾额：

“1942年12月2日

人类在这里实现了

第一次自持链式反应

从而开辟了

受控释放核能的道路”

2、原子弹

不幸的是，核能的利用是从制造和使用原子弹开始的。原子弹利用的是不加以控制的链式反应来实现核爆炸的。它的设计思想是将浓度为90％以上的铀－235分成两块，每块都不到临界体积，利用普通炸药引爆，把两块挤合成一块以达到超临界状态，使链式反应剧烈地发生。1945年8月8日，美国第一颗原子弹投在了日本的广岛。

广岛、长崎遭受原子弹轰击的惨烈悲剧，震动了全世界，直接参加研制工作的科学家和工程技术人员，更是被原子弹的巨大破坏力和强烈的放射性污染而深感不安。曾经支持过原子弹制造的爱因斯坦和众多著名科学家联名上书美国政府，呼吁制止原子弹的生产。这一事件引起了人们的深深思索：科学技术是一把双刃剑，用于战争，将使人类生灵涂炭，文明毁灭；用于建设，则可以造福人类，使人类文明更加灿烂辉煌。

3、核电站

核能的和平利用中最主要的一种方式是核电。核电站是利用原子核裂变反应所放出的核能，驱动汽轮发电机组进行发电的发电厂。秦山核电站是我国第一座自行设计自主建设的核电站，它通常包含两个回路系统：一回路系统是核蒸气供应系统，将核电站的核心――反应堆所放出的核能（主要是以热能方式放出），由冷却剂带到蒸气发生器中，用以产生蒸气，这相当于常规火电厂的锅炉系统；二回路系统是蒸气驱动汽轮发电机组进行发电的系统，与常规火电厂汽轮发电机系统基本相同。

秦山核电站为了防止放射性物质泄漏设有三道屏障：燃料包壳、压力壳、安全壳。

4、核能是高效、清洁与安全的能源

由于人们第一次认识到核能的巨大威力，是从日本广岛、长崎受到原子弹的袭击而得来的。不少人从此也形成了对核能的恐惧，认为核能是灾难、污染的化身。其实核能与传统能源相比的优点是明显的，概况说来是高效、清洁与安全。这个图表列出了各种能源的能量密度，一千克天然铀所能够发出的电量是同量木材，煤，石油等燃料所发电量的数万倍以上，也是太阳能，水能等天然能源发电量的万倍以上。从中可以确认核能是一种高效的能源。

清洁是指废物总量及其对环境的影响。一座1000MW的核电站每年卸出的燃烧后的核燃料（称作乏燃料）30余吨，其中绝大多数经处理后可回收利用，仅50余千克是真正待处置的“废物”。当然，由于这些都是放射性元素，处理时要解决特殊的科学技术问题。但总量少、总容积小是其基本特点。与此相比，一座同功率的燃煤电站每年需耗煤200余万吨，向环境排放的废物有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及28吨烟灰。在烟灰中含有毒的重金属，如砷、汞、铅、镉。还有0.68克镭、4.3吨钍及2吨铀放射性物质随烟灰排放到大气中。煤电站排出的气体中，二氧化硫及氮氧化物是造成酸雨的根源，二氧化碳则是影响全球大气环境的温室气体，均属应限制及减少排放的对象。二氧化硫对人的健康是对人的健康是极为有害的。1952年12月伦敦发生“毒雾”事件，究其原因是由于当时气象条件使燃煤烟雾及二氧化硫不能及时扩散所致。

关于放射性安全问题，人类的生活环境中本来就存在天然放射性，来自于土壤、居室、空气及宇宙线这些放射性称为“天然本底”。由于核电站采取了严格的技术与管理，

对核燃料在反应堆内、外的整个循环过程中，都采取了严密的与环境隔离的措施，周围居民因为核电站而受到的放射性污染只比“天然本底”增加了百分之一，而煤电站由于煤的吞吐量大，没有隔离防护措施，随烟灰排放的放射性物质对周围居民的影响比“天然本底”高一倍，其放射性污染也比核电站大得多。

由于人们对核能的认识是始于原子弹，不少人形成了对核能的恐惧。核电站不会像原子弹那样爆炸，因为核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，因此核电站动力堆根本不具备原子弹那样的爆炸条件。万一“事故”一旦发生，由于核电站的反应堆内核燃料是分散放置的，铀会因热膨胀而散开，这样它就不可能像原子弹那样，“瞬间”把铀紧密地集聚在一起而引起爆炸。原子弹爆炸的大量放射性物质释放出来危害人类和生物，而反应堆中核燃料裂变后产生的放射性物质则被层层包围在三道屏障内。第一道是密封核燃料的包壳，万一包壳损坏还有压力壳和安全壳两道屏障，不会让放射性物质排放出去。

5、历史上的核电事故

历史上核电站发生事故的记载有两次：美国三里岛事故、和前苏联切尔诺贝利事故。三里岛事故发生在1979年，由于二回路给水泵跳闸，引起一系列意外，致使反应堆内冷却剂沸腾，部分燃料露出了水面，从而最终导致三分之二堆芯溶化。尽管由于堆芯溶化、向安全壳释放出大量的放射性物质，但是由于有了安全壳的屏障，故从安全壳向环境释放放射物，相对来说还是相当小的。它使周围居民受到的最大有效剂量为0.85毫希；在80 公里范围内，平均个人剂量为0.015毫希。这些数值均低于规定值，更远远低于其他人造辐射、和天然辐射本底值，这说明了安全壳的有效性，由于它起到屏障作用，即使发生了这样严重的事故，对环境和居民的影响也是很小。

1986年4月26日，切尔诺贝利核电站4号机组，发生了人类历史上最大的一次核事故，所造成的放射性环境污染和辐射后果及其影响范围远比三里岛事故要严重得多。切尔诺贝利事故使“清除人员”受到的平均剂量约100毫希；从厂区周围撤出的人员，受到的剂量远远超过规定值，近1万人平均受到大于50毫希的剂量，近5000人受到大于100 毫希的剂量，这相当于正常规定的10～20倍之多。总共有237名职业人员被确诊得了“辐射病”，其中有31名职业人员死亡；但是，周围公众却无一人因此事故而死亡。切尔诺贝利事故的主要原因，是安全设计有严重错误。例如：没有安全壳；这种石墨反应堆有正温度系数，即温度上升时，反应性增大等等。这些不安全因素，在压水堆核电站上都不存在。切尔诺贝利事故的直接原因，是工作人员一再违反操作规程，最后导致堆芯溶化和爆炸事故的发生。总结这些经验教训，抛弃选择石墨堆，认真改进安全设计，核电站的安全乃是有充分保证的。这个图表是对在反应堆周围生活的居民、各类事故引起的死亡人数的一个估计。

6、我国核能发展的概况

我国是十分重视核能发展的。早在1955年，国家制定原子能发展计划中就提出：“利用原子能发电、是动力发展的新纪元，是有远大前途的。”1974年，周恩来总理批准了300MW压水堆核电站方案，并将其作为科技开发项目，列入了国家计划。这就是秦山核电站的由来。

秦山核电站是我国第一座自行设计自主建设的核电站，装机容量300MW，于1985年正式开工，1991年并网发电，从此结束了我国大陆无核电的历史，实现了我国在核电技术上的重大突破。另外，从法国成套进口的广东大亚湾两台900MW的核电机组，也分别于1994年并网发电。这两个核电站的建成投产，为我国核电发展创造了良好的基础。

我国是十分重视核能发展的。秦山核电站是我国第一座自行设计自主建设的核电站，装机容量300MW，1991年并网发电，从此结束了我国大陆无核电的历史。另外，从法国成套进口的广东大亚湾两台核电机组，也于1994年并网发电。这两个核电站的建成投产，为我国核电发展创造了良好的基础。

我国决定在“九五”期间建设八套核电机组，其中有：

（1）自行设计建造的秦山核电站二期工程。两台600MW级压水堆核电机组。

（2）广东岭澳核电站。与法国合作，建设两台900MW级压水堆核电机组。

（3）秦山三期核电站。与加拿大合作，建设两台700MW级压水堆核电机组。

（4）江苏田湾核电站。与俄罗斯合作，建设两台1000MW级压水堆核电机组。

这八套机组建成后，连同现已建成发电的三套机组一起，将使我国核电机组，装机容量达到9000MW。预计到2010年，我国核电机组容量将达20000MW。

学习小结

一、原子的结构

1.溯源

2.原子的结构

二、原子核的结构

1.原子核的结构

2.核力

3.爱因斯坦质能方程式

4.探索更深的物质层次

三、原子能的三种释放方式

原子核的质量在减少，这一质量亏损转变为能量储存在原子核内，称为核能，也叫做原子能。如果原子核的结构发生了变化，储存在原子核内的核能就会以各种方式释放出来。

1.原子核的衰变

2.原子核的裂变

3.原子核的聚变

四、原子能的利用

1.核裂变反应堆

2.原子弹

3.核电站

4.秦山核电站

原子核物理知识点归纳

原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命 长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 434ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2 A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核 的势能为：r Ze r V 2 0241 )(πε=，在r =R 处， 势垒最高，称为库仑势垒高度。

核技术及其应用的发展

核技术与核安全 核动力技术的核心是反应堆技术,反应堆可用来发电,供热,驱动运载工具等.反应堆还可以产生大量中子,故在有些核技术应用中亦可利用反应堆作为中子源,或利用反应堆中子做活化分析,生产放射性核素等."核能工程与技术"和"辐射防护与环境保护"也是"核科学与技术"之下的二级学科. 实际上核技术与核物理是密不可分的,这两个学科在发展过程中始终是互相依托,互相渗透的.同时,作为核探测技术和射线应用技术的基础,研究各种射线和荷能粒子束与物质的相互作用是十分重要的.其相互作用既可以产生物理的变化,也可以产生化学的变化,还可以产生生物学的变化.相应的研究构成了辐射物理学,辐射化学和辐射生物学的主要内容.在核技术的应用中还经常要对放射性核素进行分离,或用放射性核素标记化合物,这属于放射化学的范畴.因此,核技术及应用这一学科与核物理学,辐射物理学,辐射化学,放射化学等学科有密切的联系,其中辐射物理往往也被纳入核技术的范畴内.近年来核技术在医学中的应用得到迅速发展,相应地又产生了医学物理,核医学等学科.另一方面,核技术的研究经常涉及大型仪器设备的研制,其本身又是物理,机械,真空技术,电子学,射频技术,计算机技术,控制技术,成像技术等多种学科和技术的综合.故此核技术充分体现了多种学科的交叉这一特点,是现代科学技术的重要组成部分,也是当代重要的高技术之一.第二次世界大战之后核技术开始大规模地应用到国民经济之中,形成了许多新兴的产业,如辐射加工,无损检测,核医学诊断设备与9放射治疗设备,同位素和放射性药物生产等.据统计,美国和日本的国民经济总产值(GDP)中核技术的贡献约占3%~4%.美国核技术产生的年产值约为3500亿美元,其中非核能部分约占80%. 现代很多科学技术成就的取得都是与核技术的贡献分不开的.仅以诺贝尔奖为例,1931年美国科学家劳伦斯发明回旋加速器,为此获得了1939年诺贝尔物理奖.1932年英国科学家Cockcroft和Walton制造了第一台高压倍压加速器并用其完成了首次人工核反应,获1957年诺贝尔物理奖.此外还有八项诺贝尔物理奖和化学奖是利用加速器进行实验而获得的.在探测器方面,威尔逊因发明云室探测器而获1927年诺贝尔物理奖,其后布莱克特因改进威尔逊云室实现自动曝光而获1948年诺贝尔物理奖,鲍威尔发明照相乳胶法并用其发现π介子而获1950年诺贝尔物理奖,这之后格拉泽因发明气泡室使粒子探测效率提高1000倍而获1960年诺贝尔物理奖,阿尔瓦雷兹因改进气泡室并用其发现共振态粒子而获1968年诺贝尔物理奖,沙帕克因发明多丝正比室和漂移室而获1992年诺贝尔物理奖.在核分析技术方面,1948年美国科学家利比建立了14C测年方法并为此获得了1960年诺贝尔化学奖,穆斯堡尔因发现穆斯堡尔效应而获1961年诺贝尔物理奖,布罗克豪斯和沙尔因发展了中子散射技术而获1994年诺贝尔物理奖.核技术对于科学发展的重要推动作用由此可见一斑.由于核技术为多种学科的基础研究提供了灵敏而精确的实验方法和分析手段,自20世纪80年代以来各国竞相建造与核技术密切相关的大型科学工程,如大型对撞机,同步辐射装置,自由电子激光装置,散裂中子源,加速器驱动次临界反应堆,大型放射性核束加速器等,其造价动辄数亿美元乃至数十亿美元.美国能源部2003年11月发布研究报告"未来科学的装置",列出了今后20年重点发展的28项大型科学工程,其中基于加速器的有14项,占了一半.我国自改革开放以来先后建造了北京正负电子对撞机,兰州重离子加速器,合肥同步辐射装置等大科学工程,辐照和放疗用电子加速器,大型集装箱探测装置,辐射加工和同位素生产等也已经形成了一定规模的产业. 1 在工业中的应用 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60Co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 1

核科学基础知识

核科学基础知识 概述 核科学是研究原子核的结构、特性和相互作用的科学。普通物质的质量几乎全部都集中在原子核。了解核物质在常态和极端状态下的表现非常不易。极端状态存在于早期的宇宙中、存在于当今星球的内核，也可在实验室中通过原子核的相互碰撞实现。 核子科学家藉由测量静止时和碰撞状态下核子的性能、形状和衰退来进行研究。他们要解决的问题有：核子为什么停留在核心中？质子与中子有哪些可能的组合方式？当核被挤压的时候什么发生？地球上的核子起源于何外？核子科学家使用以下方法进行理论和实验研究：高能粒子加速器、创新的检测仪器和最前沿的计算设备。 原子 在20 世纪早期，已经有极具说服力的证据表明物质可以由原子理论加以描述，也就是说，物质是由一些种类不多的、我们称为原子的建筑模块组成。这一理论为当时已知的化学反应提供了一致的、统一的解释。然而，这个原子理论无法解释一些神秘现象。1896 年，A.H.Becquerel （贝克勒尔）发现了具有穿透力的放射线。在1897 年，J.J.Thomson （汤姆逊）指出电子带有负电荷，并且来自于普通物质之中。物质要呈电中性，必定在某处有正电荷潜藏。那么正电荷究竟在哪里，被什么携带呢？ 1911 年出现了一次里程碑的突破。当时，Ernest Rutherford （卢瑟福）和他的同事想要通过实验找到一束阿尔法粒子（氦核）的穿过薄的金箔后的散射角度。 原子的模型 在Rutherford 模型中，原子中心的点是原子核。核的大小被扩大以使在图像中可以看到。 Rutherford 实验的预期结果本来是什么？它取决于原子的组织结构。当时流行的Thomson 模型（或称为”葡萄干—布丁”原子）认为带负电荷的电子（葡萄干）与四处填满的、带正电荷的质子（布丁）混合在一起。这个模型能够解释海量物质的电中性，而且能够解释电荷的流动。按照这一模型，一个阿尔法粒子发生散射时，散射角几乎不可能大于零点几度，而绝大部分几乎不会发生散射。

核工程与核技术概论试题

核工程与核技术概论试题 第一章 1.核电与火电相比有哪些优势？ 2.先进核电的四个评价标准是什么？ 3.第三代核电与第二代核电相比有哪些本质上的区别？ 第二章 1.衰变、放射性、半衰期的定义分别是什么？ 2.锕系核素的定义、来源以及特性分别是什么？ 3.核反应的定义是什么？分别列举出核裂变反应、核聚变反应、中子吸收反应的例子各一例。 4.热中子的定义及特征分别是什么？ 5.中子与物质有哪几种作用形式。 6.举出三种中子慢化剂。 第三章 1.天然铀中，U235的含量是多少？ 2.为什么要发展快中子反应堆？ 3.列举三种易裂变核素与三种可裂变但难裂变核素。 4.为什么核裂变反应终止后，核反应堆还需要继续冷却？ 5.列举三种核反应堆冷却剂。 6. U238吸收中子后最终演变成什么？ 7.列举三种核反应堆控制材料。

第四章 1.大亚湾压水堆中，进行核裂变反应的是哪类中子？慢化剂是什么？冷却剂是什么？一、二回路的温度与压力分别是多少？ 2.压水堆包容放射性物质的四道屏障是什么？ 3.压水堆的专设安全设施有哪些？这些专设安全设施主要针对的是哪种事故？ 4.压水堆一回路压力边界主要由什么构成？ 5.压水堆一回路有哪四个主要设备？ 6.压水堆堆本体有那四个主要组成？ 7.大亚湾压水堆堆芯有盒燃料组件？每盒组件有多少燃料棒？燃料棒内芯块是什么材料？包壳是什么材料？包壳材料高温下与水会发生什么化学反应？ 第五章 1.沸水堆与压水堆有哪些区别？ 2.重水堆与压水堆有哪些区别？ 3.切尔诺贝利反应堆是什么堆型？它在哪些方面与沸水堆、重水堆分别有相似之处？ 4.高温气冷堆的优缺点分别是什么？ 5.快堆为什么用Na做冷却剂而不用水？Na的优缺点分别是什么？快堆为什么有三个回路？ 第七章 1.核安全的最高目标是什么？

核工程与核技术专业导论

专业导论2012 核 工 程 与 核 技 术 姓名：张朝平 班级：双核二班 学号：201206020212 时间：2013-1-3 摘要从应用的角度讲,核技术主要包括射线和粒子束技术与放射性核素技术。前者主要包括核分析技术、辐射加工与离子束加工、无损检测、工业核仪表、核医学成像、肿瘤放疗和辐射诱变育种技术等;后者则主要包括放射性核素测年、放射性核素示踪和放射性药物。射线和粒子束与物质的相互作用是核技术的物理基础,粒子加速器技术和核探测技术是核技术的主要支撑技术。本文介绍了上述各技术领域的发展,并介绍北京大学的核技术及应用研究工作。关键词核技术;应用;粒子加速器;核探测技术;射线;粒子束;放射性核素中图分类号 TL5;TL8;TL92;TL99;O571.3

一、培养目标 本专业培养适应我国国民经济和国防核科技工业发展需要的，能在核技术及相关专业领域从事研究、设计、生产、应用和管理等的专门人才。本专业培养的人才应具有良好的数理基础、扎实的专业知识和熟练的专业技能，能够适应核技术各个方向发展的基本需要；同时应具有较好的人文社会科学和管理知识，较高的道德素质和文化素质，身心健康，全面发展。 ●素质要求： 热爱祖国，拥护中国共产党的领导，逐步树立科学的世界观和人生观。具有健全的法治意识、诚信意识和集体主义精神，具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。具有较好的人文、艺术修养和文字、语言表达能力，了解历史和世界，积极参加社会实践活动，适应社会发展与进步，具有良好的心理素质和合作意识精神，具有健康的体魄和进取精神。具有良好的理论基础和扎实的专业知识，掌握熟练的专业技能，勤奋、严谨、求实、创新，有科学精神和奋斗意识。 ●能力要求：

核技术应用习题答案

习题答案 核技术及应用概述 1、核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。 2、广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。 3、主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。 4、在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。 特点： 1.灵敏度高。比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。个别的灵敏度可能更高。 2.准确。 3.快速。 4.不破坏样品。 5.样品用量极少。比如，可以少到微克数量级。 5、定义：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。 有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。2)将示踪原子与待研究物质完全混合。3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。 6、放射性示踪 7、核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。 特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。 8、辐射照射技术：是利用射线与物质的相互作用，将物质置于辐射场中，使物质的性质发生有利改变的技术。 辐射交联的聚乙烯有什么优点：热收缩、耐热、机械强度大为提高、耐有机溶剂、不易被溶解、电绝缘性能很好，且不怕潮湿。 9、X射线断层扫描(XCT)、核磁共振显像仪(NMR-CT)、正电子发射显像仪(PECT)，同位素单光子发射显像仪(SPECT)和康普顿散射显像仪(CST)； 10、核医学是当今产值最大、发展最快的核辐射设备。 第一篇核技术基础知识 1、具有确定质子数和中子数的原子核称做核素。 质子数相同而中子数不同的核素互为同位素。 2、结合能是质子和中子结合构成原子核时所释放的能量。 3、7.476Mev 4、结合能是：2.224 Mev 比结合能是：1.112Mev 5、γ衰变特点：

核技术应用

核技术的应用 ——工业、农业、医学

作为核专业的学生，我们简称自己的专业为核工，而总是忽略后半部分——核技术，我们在关注核电站等工程的同时似乎对核技术有些忽视。鉴于这种现象，我们组的主题是核技术在工业、农业、医学等三方面的应用，希望以点带面，以此提高大家对核技术科学方面的重视，也希望对大家有所帮助。 1995年，美国核技术应用GDP贡献4.7%，是核电的3.67倍，而我国2003年核技术对国民经济的贡献才仅为可怜的0.4%。95年来，我国核技术应用的平均增长率达到18%，在2009年核技术应用产值总计已达1000亿元人民币，为国民经济发展做出了突出的贡献。下面是核技术分别在三个方面应用的介绍： 一、核技术在工业方面的应用 目前，我国已形成了基本配套的军民两用核动力与核燃料循环科研开发工业体系，具备了自主设计建造中小型核电站的能力和核电站燃料组件的生产能力，核技术（包括核供热、同位素和辐射技术等）在工业、农业和医学等领域得到广泛应用。经过几十年的发展，我国在科研、设计、建设和运行等方面积累了许多宝贵经验，培养和造就了一支专业齐全、具有相当实力的科研、开发、设计和工程建设队伍。我国的核能和平利用产业已经形成了一定的规模，在某些技术领域达到了世界先进水平 1.辐射加工：即利用γ射线和加速器产生的电子束辐照被加工物体，使其品质或性能得以改善的过程。辐射加工可以获得优质的化工材料，储存和保鲜食品，消毒医疗器材，处理环境污染物等,是20

世纪70年代的一门新技术,也称辐射工艺。目前在高分子材料辐射改，性、食品辐照保藏、卫生医疗用品的辐射消毒等方面，已有一些国家实现了工业化和商业化。辐射加工技术具有下列特点：①辐照过程不受温度影响，可以在低温下或室温下进行，因此辐照对象可以是气态、液态或固态；②γ射线或能量高的电子束穿透力强，可均匀深入到物体内部，因此可以在已包装或封装的情况下进行加工处理；③容易控制，适于连续操作；④不必加其他化学试剂和催化剂，保证产品纯度；⑤反应速率快，形成高效生产线。 由于辐射加工的独特优点，辐射化学工业产品的品种和数量不断增加，在高分子辐照交联、辐射裂解、辐射接枝术，辐射聚合以及有机物的辐射合成等方面已有几十种产品。特别是高分子辐射改性方面，产品最多。其中聚乙烯绝缘层的辐射交联，已应用于电线、电缆的制造工艺中。这种辐射交联电线耐热、耐腐蚀性能好，可提高设备的可靠性，并使之小型化；已广泛用于航天、通信、汽车、家用电器等工业中的配线材料。辐射交联聚乙烯热收缩薄膜、薄板和管道，已用于包装材料、电缆接头等。用电子束辐照装置对木材、金属、纸张等表面涂层的固化有很多优点，如节能、无公害、占地面积小、生产速度快、涂层性能好等。辐射接枝可以改善层压制品的粘接性。例如，聚乙烯粉末辐照后与丙烯酸进行接枝，将接枝物压成薄膜再与铝箔层压，可作瓶盖等。用甲基丙烯酸甲酯等单体浸渍过的木材，辐照后加工形成木材－塑料复合材料，在尺寸稳定性、吸水性、强度、抗霉防腐、表面物理性能等方面都有显著改善，可用于制作地板、工艺品、

核工程与核技术专业实习报告

实习报告 学号：＿＿＿＿＿＿＿姓名：＿＿＿＿＿＿＿专业：核工程与核技术院系：动力与机械学院日期: 2012/9/15

目录 01.实习目的和性质 (03) 02.世界以及我国核工业的发展现状 (03) 03.核事故 (08) 04.核安全 (17) 05.安全文化 (17) 06.实习以及上课见闻与感受 (18) (一). 9月3日 (18) (二).9月4日 (19) (三). 9月5日 (20) (四). 9月6日 (21) 07.对今后类似活动的建议 (22) 08.实习心得与意义 (23)

01.实习目的和性质 本次实习是核电厂热力设备认识实习。通过实习了解核电站的生产过程、主要设备，以及有关设备的构造、控制，为后续专业课程的学习，从感性认识和实际生产两方面奠定必定的基础。实习中，每个学生都应自觉遵守纪律，虚心向制造厂、电工技术人员学习，扩大知识面，不断提高自己的专业基础知识。 02.世界以及我国核工业的发展现状 目前，世界正式承认拥有核武器的国家有美国、俄罗斯、英国、法国和中国；已经进行核试验，自己宣布进入核武器国家的有印度和巴基斯坦；国际认为具有核武器发展潜力的还有三十多个国家。 军用核材料（高浓铀、钚、氚和氘化锂）是制造核武器的关键材料。其生产能力及相关技术是核武器国家保持核威慑能力的重要组成部分，是国防实力的重要标志。目前，多数核武器国家的核材料库存大大超过需要，并早已停止生产（高浓铀、钚、锂），但是由于氚的半衰期仅为12.3年，即每年要自然衰变掉5.5%，因此，美、俄、法都在继续生产氚或积极准备生产氚。 核电方面，核电发展五十年来，从技术指标来看,一般可以分为三代，同时将目前正在进行概念设计，预计二、三十年后才能投入商业运行的核电站称为第四代。 三哩岛和切尔诺贝利核事故后，核电发展受到严重挫折。但是，由于各方面原因，核能作为一种清洁能源，仍然受到重视。

核技术及其应用的发展

核技术及其应用的发展 人防五队风水专业乔亚鑫3382011515 1896年贝克勒尔发现铀的天然放射性，从此诞生了一门新的科学：原子核科学技术。1919年卢瑟福利用天然α射线轰击各种原子，确立了原子的核结构，随后又首次用人工方法实现了核反应。但是用天然射线源能够研究的核反应很有限，人们开始寻找一种可以产生具有不同能量的各种粒子束的装置，于是粒子加速器应运而生。同时，为了探测各种射线和核反应的产物，还需要有辨别粒子种类和能量的探测器及相应的电子学设备。在研究核物理的过程中人们发现，放射性一方面可能造成人体的伤害，另一方面它也可以在医学、工农业和其它方面有许多应用。于是相应地，辐射防护技术与射线应用技术也发展起来。此外，核物理的研究还导致了许多放射性核素的发现。它们的半衰期长至数千万年，短至不足1秒。在不同场合下选择适当的放射性核素，可以做示踪剂、测年工具或药物使用。这就是放射性核素技术（或称为同位素技术）。上述粒子加速器技术、核探测技术与核电子学、射线和粒子束技术、放射性核素技术等，通常统称为核技术。概括而言，核技术就是利用放射性现象、物质（包括荷能粒子）和规律探索自然、造福人类的一门学科，其主要内容是研究射线、荷能粒子束和放射性核素的产生、与物质相互作用、探测和各种应用的技术。在我国现行的研究生培养体系中“核技术及应用”属于一级学科“核科学与技术”之下的一个二级学科。核技术还包括核武器技术与核动力技术（或称为核能技术）。核动力技术的核心是反应堆技术，反应堆可用来发电、供热、驱动运载工具等。反应堆还可以产生大量中子，故在有些核技术应用中亦可利用反应堆作为中子源，或利用反应堆中子做活化分析、生产放射性核素等。“核能工程与技术”和“辐射防护与环境保护”也是“核科学与技术”之下的二级学科。 实际上核技术与核物理是密不可分的，这两个学科在发展过程中始终是互相依托、互相渗透的。同时，作为核探测技术和射线应用技术的基础，研究各种射线和荷能粒子束与物质的相互作用是十分重要的。其相互作用既可以产生物理的变化，也可以产生化学的变化，还可以产生生物学的变化。相应的研究构成了辐射物理学、辐射化学和辐射生物学的主要内容。在核技术的应用中还经常要对放射性核素进行分离，或用放射性核素标记化合物，这属于放射化学的范畴。因此，核技术及应用这一学科与核物理学、辐射物理学、辐射化学、放射化学等学科有密切的联系，其中辐射物理往往也被纳入核技术的范畴内。近年来核技术在医学中的应用得到迅速发展，相应地又产生了医学物理、核医学等学科。另一方面，核技术的研究经常涉及大型仪器设备的研制，其本身又是物理、机械、真空技术、电子学、射频技术、计算机技术、控制技术、成像技术等多种学科和技术的综合。故此核技术充分体现了多种学科的交*这一特点，是现代科学技术的重要组成部分，也是当代重要的高技术之一。第二次世界大战之后核技术开始大规模地应用到国民经济之中，形成了许多新兴的产业，如辐射加工、无损检测、核医学诊断设备与 放射治疗设备、同位素和放射性药物生产等。据统计，美国和日本的国民经济总产值（GDP）中核技术的贡献约占3%~4%。美国核技术产生的年产值约为3500亿美元，其中非核能部分约占80%。

核工程与核技术专业英语单词

核工程与核技术专业英语单词 1.specific heat capacity 比热容 2.quantum number 量子数 3.atomic mass unit 原子质量单位 4.binding energy 结合能 5.decay 衰变 6.half-life 半衰期 7.abundance 丰度 8.activity 活度 9.macroscopic cross section 宏观截面 10.m icroscopic cross section 微观截面 11.a ttenuation 衰减 12.m oderator 慢化剂 13.f issile material 裂变材料 14.s elf-sustaining chain reaction 自续链式反应 15.p rompt neutron 瞬发中子 16.d elayed neutron 缓发中子 17.f usion 聚变 18.p lasma 等离子体 19.u ncertainty 不确定度 20.d ead time 死时间 21.p reamplifier 前置放大器

22.t hreshold energy 阈能 23.o perational amplifier 运算放大器 24.d iscrete component 分立元件 25.i ntegrated circuit 集成电路 26.d irect current 直流电 27.a lternating current 交流电 28.h eat-exchanger 热交换器 29.i onization chamber 电离室 30.n oble gas 稀有气体 31.a ccelerator 加速器 32.r adiation hazard 辐射危害 33.r adiation dose 辐射剂量 34.n atural background radiation 天然本底辐射 35.d aughter product 子产物 36.o ccupational exposure 职业照射 37.q uality factor 品质因子 38.e quivalent dose 当量剂量 39.a cute effect 急性效应 40.d elay effect 延迟效应 41.r adiation sickness 辐射病 42.h ereditary effect 遗传效应 43.s omatic effect 躯体效应

核工程与核技术专业《核电站系统与设备》复习题

一、填空题（共20分，每题2分） 得分 1.通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。 2.反应堆冷却剂系统可分为冷却系统、压力调节系统和超压保护系统。 3.压水堆本体由堆芯、堆芯支撑结构、反应堆压力容器及控制棒传动机构组成。 4.燃料组件骨架由24根控制棒导向管、1根中子注量率测量管与上下管座焊接而成。 5.蒸汽发生器是分隔一、二回路工质的屏障，它对于核电厂的安全运行十分重要。 6.稳压器的基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂在反应堆内发生容积沸腾。 7.放射性废水有可复用废水和不可复用废水，可复用废水经过处理分离成水和硼酸再利用，这是硼回收系统的任务。 8.专设安全设施包括：安全注射系统、安全壳、安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、安全壳消氢系统、辅助给水系统和应急电源。 9.安全注入系统通常分为高压安全注入系统、蓄压箱注入系统、低压安全注入系统。 10.反应堆硼和水补给系统是一个两台机组共用的系统。 11.核电站运行中产生的放射性废气分为含氢废气和含氧废气。 12.核电厂主要厂房包括：反应堆厂房（安全壳）、燃料厂房、核辅助厂房、汽轮机发电厂房、控制厂房。 13.核电厂设计一般遵循的安全设计原则有：多道屏障、纵深防御、单一故障原则、抗自然灾害、辐照剂量标准。 14.燃料组件由燃料元件、定位架格和组件骨架组成。 15.堆芯支撑结构包括下部支撑结构、上部支撑结构和堆芯仪表支撑结构 16.阻力塞棒是封闭的不锈钢管，其长度较短，约20 cm 17.大亚湾压水堆核电厂的控制棒组件中黑棒采用的中子吸收剂材料为__ Ag-In-Gr(银-铟-镉)___，灰棒材料为___不锈钢__，控制棒驱动采用___电磁步进式______方式； 18. 大亚湾核电厂的蒸汽发生器采用的是在压水堆核电站最为常见的__立式自然循环U型管蒸汽发生器； 19.天然铀所含有的三种同位素中，属于易裂变核素的是铀-235 ； 20.反应堆冷却剂泵主要分为两大类型分别是屏蔽电机泵和轴封泵； 21. 蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的80％左右; 22.压水堆核电厂使用较广泛的有三种: 立式U型管自然循环蒸汽发生器、卧式自然循环

核技术应用

核技术应用读书笔记 核技术是建立在核科学基础之上的一门现代技术,因而泛称核科学技术。核科学技术作为现代化科学技术的组成部分,其渊源可以追溯到1896年天然放射性的发现,至今已有100多年的历史。带电粒子加速器的发现与核反应堆的建造为核科学技术的发展,奠定了雄厚的物质基础。第二次世界大战期间核科学技术在军事领域的突破,体现了核科学技术发展的时代特征,即技术的科学化与科学的技术化。世界第一颗原子弹的爆炸显示了核能释放的巨大威力,开创了本世纪现代科学技术定向发展的新格局,即动用国家一级的权威,动员全社会的力量,精心 规划布署,全力推进科学、技术、工程、产业、经济的一体化。 核 器 主 和 的 、 截 电 建 个 ， 技术可望从实验室走向实用，为人类提供取之不尽的干净能源。威力很大的核爆炸将为工程建设、改造环境和开发资源服务。核动力将在交通运输及星际航行等方面发挥更大的作用。核技术在其他领域中的应用也将进一步扩大。 核科学与核技术在二十世纪取得了辉煌的成就。目前仍然是现代科学中的一个非常重要的前沿领域，保持着旺盛的生命力，不仅具有重大的科学意义，而且在高新技术及交叉学科领域的研究中起着重要作用。当前核科学与核技术发展的特点体现为：一方面对物质层次结构、宇宙起源等的探索不断深入，另一方面在能源、人口与健康、环境、信息、材料、农业、国家安全等领域以及多种学科的基础研究中的应用日益广泛。

核探测技术在地学中主要应用于放射性勘查。放射性勘查是一种地球物理找矿方法，它是以岩石或矿石在一定的几何空间造成的放射场的差异为基础的。通过专门的核探测仪器测量射线强度和放射性核素含量，以达到寻找矿产资源和地质工程勘探的目的。 放射性勘查方法很多，按其测量对象不同，可分为Y测量、Bn及其子体测量。其中Y测量又分航空Y测量、航空Y能谱测量、地面Y测量和地面Y 能谱测量。Bn及其子体测量又分射气测量、径迹测量、。卡测量、活性炭测量和’，。Po法测量等等。本节将对地面Y测量、射气测量和径迹测量等放射性勘查方法给予介绍。 转民”的序幕。 经过20多年的发展，在核技术应用产业方面，我国目前已形成具有一定规模和水平的科研开发与产业化体系。据报道，国内从事核技术应用开发和生产的企事业单位有300多家，产业规模为年总产值400亿元，约占国内生产总值的0．4％。国内开展核应用技术产业化较早的中国原子能科学研究院的经营性收入，已由1980年的400多万元增长到2004年的2．4亿元。为了进一步加速核应用技术的推广和应用，国家发改委明确了国家“十一五”期间支持民用非动力核技术应用高技术产业化的目标，即加快高技术成果的产业化，引导、推动民用非动力核技术应用产业的持续、快速、健康增长，促使我国核技术应用产业在5年左

核工程与核技术专业三基题汇总解析

核工程与核技术专业“三基”题 编号：001 问：试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。 编号：002 问：什么叫热辐射和黑体辐射？ 热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。 黑体辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。 编号：003 问：试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。 编号：004 问：试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点。 答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。 编号：005 问：试说明Bi 数的物理意义。0Bi →及Bi →∞各代表什么样的换热条件?有人认为,0Bi →代表了绝热工况,你是否赞同这一观点,为什么? 答；Bi 数是物体内外热阻之比的相对值。时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析求解；时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。认为代表绝热工况是不正确的，该工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。 编号：006 问：试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。 o Bi →∞→Bi o Bi →

核物理基础知识

核基础知识： 一、电磁辐射（Electromagnetic Radiation） 电磁辐射：带净电荷的粒子被加速时，所发出的辐射称为电磁辐射（又称为电磁波）。 电磁辐射：能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。 电磁频谱中射频部分是指：频率约由3千赫(KHZ)至300吉赫(GHZ)的辐射。包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁辐射有近区场和远区场之分，它是按一个波长的距离来划分的。近区场的电磁场强度远大于远区场，因此是监测和防护的重点。 电磁污染：分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。 大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类，而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。 电磁辐射危害人体的机理，电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。 1、热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。 2、非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体也会遭受损伤。 3、累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。 电磁辐射作用: （1）医学应用：微波理疗活血，治疗肿瘤等 （2）传递信息：通信、广播、电视等 （3）目标探测：雷达、导航、遥感等 （4）感应加热：电磁炉、高频淬火、高频熔炼、高频焊接、高频切割等 （5）介质加热：微波炉、微波干燥机、塑料热合机等 （6）军事应用：电子战、电磁武器等 《电磁辐射防护规定》具体标准如下： 职业照射：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）小于0.1W/kg。 公众照射：在一天24小时内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。 二、电离辐射（放射性辐射） 电离辐射：一切能引起物质电离的辐射总称。其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，中子，各种粒子束，宇宙射线，等等。不带电粒子有种子以及X射线、γ射线。电离辐射中的γ射线，X射线，本质是能量非常高的电磁波，有很强的致电离能力。而我们通常说的电磁波一般情况下没有致电离能力或致电离能力非常弱。 α射线：是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线有很强的电离本领，这种性质既可利用。也带来一定破坏处，对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有及厘米，只要一张

核物理专业培养方案

核物理专业培养方案 一、培养目标 本专业培养适应我国核科学建设实际需要，具有系统的、较好的物理学、核物理学基础理论知识和熟练的实验技能，受到良好的科学思维和科学实验的基本训练，对核技术的应用有较全面的了解，适应性强，协作精神好，勇于创新的原子核物理学专门人才。学生毕业后可以继续攻读粒子物理与原子核物理学科、物理学其它学科以及相关应用科学学科的研究生学位；也可以在核物理学及其相关的高技术领域，从事科学研究、技术开发、教学和相关管理工作。 二、业务培养要求 1. 具有较强的获取知识、更新知识和应用知识的能力，良好的表达能力、社交能力和计算机及信息技术应用能力。 2. 在核工程与核技术的科研开发领域，能够综合应用所学理论知识，分析解决实际问题，进行综合实验和工程实践。 3. 比较系统地掌握一门外语，掌握计算机及信息技术应用知识，能够进行中外文文献检索，了解本专业科研方法和发展趋势，掌握科技写作知识。同时能够分析归纳，整理总结，撰写论文，具有通过创造性思维进行创新实验和科技研究开发的能力。 4. 掌握核物理专业的基本科学知识和体系。掌握原子核物理学、核电子学、辐射探测方法、辐射防护、核技术应用等专业基础知识。同时根据专业方向的不同，加强部分专业知识的学习，了解本专业方向的理论前沿、研究动态、应用前景以及相关技术、产业的发展状况。 三、主干学科及主要课程 主干学科：物理学 主要课程：物理学一级学科主干课程：力学、热学、电磁学、光学、原子物理、普通物理实验Ⅰ-Ⅲ、电子线路、电子线路实验、近代物理实验Ⅰ-Ⅱ、理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学Ⅰ、固体物理Ⅰ、高等数学、线性代数、概率统计、应用软件基础、数学物理方法、集成电路应用、传感器原理与应用(含实验)、计算机基础与应用(含实验)、电磁测量技术实验、现代电力电子技术基础、综合信息技术实验、嵌入式系统软件与单片机C语言开发、FPGA和CPLD的HDL设计等。核物理专业主干课程：原子核物理学，核物理实验及实验方法，核电子学，辐射剂量与防护，核技术基础等。 四、专业特色 物理基础宽厚扎实、实验实践技能优秀，在传统核物理专业教学基础上，在核结构、核技术应用以及核医学几个方面展开培养工作，培养出适应性更强、技术更全面、理工兼备的高素质核物理专门化人才。 五、修业年限 一般为4年。 六、学位授予 理学学士。 七、毕业合格标准 1．具有良好的思想道德和身体素质，符合学校规定的德育和体育标准。 2．通过培养方案规定的全部教学环节，达到本专业各环节要求的总学分185学分。其中：理论教学149学分；实践教学环节36学分。

核技术与应用习题

一．有一样品,用14MeV快中子做活化分析,通过16O(n,p)16N(σ=0.09b)反应,分析其中的16O,但样品中含有19F,亦可通过19F(n, α)16N(σ=0.057b)生成16N,同时知道19F还可以通过19F(n, p)19O(σ=0.02b)生成19O。实验中照射样品300s,冷却10s，=7.4s）1754 KeV 的γ射线（分支比为0.24，内转换系数为0.57）60s，测16N （T 1/2 得16N 峰面积记数为1985，再测量19O（T =30s）1356 KeV的γ射线（分支比为 1/2 0.54，内转换系数为0.78）60s，得峰面积记数为1054。现已知中子通量密度为5?109中子/cm2*s,探测器效率为0.3，19F丰度100%，16O丰度99.7%。请你计算样品中16O含量为多少克。（20分） 解：16O→16N和19F→16N的16N的总计数1985 19F→19O的19O的计数1054 由19O计数求得19F含量，从而求出19F对16N计数的贡献，从16N计数1985中减去19F对16N计数的贡献，则是由16O生成的16N的计数，从而可以求出16O 的含量， 由公式 带入相关的数据可求出W =5.678×10-4克 F 则由5.678×10-4克19F生成的16O计数 N= 带入数据得N=982 1985-982=1003 则16O含量W 带入相关数据得出为： O =3.1×10-4克 W O 2.在玻璃碳基体上，用真空喷镀法镀上一层10nm厚的Au（M=197）元素，以4MeV的粒子入射，假设在入射和出射路径上的能损均为10KeV，在散射角为170度方向放置一探测器，那么在道宽为1.6KeV的多道谱仪中背散射谱中Au 峰的宽度是多少? 答：k=0.9225 E1=E0×k=4×0.9225=3.69Mev E2=(4-0.01)×0.9225-0.01=3.6708Mev △E=E1-E2=3.69Mev-3.6708Mev=19.2Kev

[精品]核物理基础知识思考题.doc

第一部分核物理基础知识 第一章原子核结构、核素和同位素 1原子是由什么构成的？具有什么电的性质？ 答：原子是由原子核和核外电子构成的。原子核带正电，核外电子带负电，原子整体呈电屮性。 2原子核具有怎样的性质（质量、半径）？ 答：原子核的质量是原子质量与核外电子质量之差。原子的质量主要集屮在原子核，其半径在10 -12CM量级。 3具有相同质了数的原子被称为同一种元索。质子数 4原子核由什么构成的？ 答：原子核由质子和中子构成。 5 1摩尔（mol）的任何元素包含多少个原子？ 答：6. 022142X10 23 （此即阿伏伽德罗常量） 6原子的质量单位是什么？怎么定义的？ 答:原子的质量单位是u, lu=碳-12原子质量的1/12. （1.6605387X10 - 27Kg） 7什么叫原子核的质量数A? 4He,'2C,,6O严“的质量数分别是多少？ 答：原子质量都接近于一个整数，此整数叫做原子核的质量数A （等于质子数和中子数之和）4He：2C：6O^5U的质量数分别是4、12、16、235 8 “质量数人=质子数Z+屮子数"=核子数”正确吗？为什么？ 答：正确，由于质子和屮子的质量数都十分接近于1,血原子核是由质子和屮子组成的，因而核的质量数也就是核内质子数和屮子数之和，而核子即是指质子和屮子，所以等式正确。 9什么叫核索？用什么样的符号表示一个核索？每个符号的含义数什么？它们之问的关系如何？

答：具有相同质子数z和屮子数N的一类原子核，称为一种核素。其屮X 是元素符号，A是质量数，Z是质子数（或叫电荷数），N是屮子数。2Z+N 10什么叫同位素？举例说明之。 答：质子数相同，屮子数不同的核索称为同位索。例如铀-235和铀-238 是铀的两种同位素。 11举例说明0稳定线左丄部的元素是什么放射性的，0稳定线右下部的元素是什么放射性的？ 答：0稳定线左上部的元素是0-放射性，如C14,右下部是0+放射性，如 Ni570 第二章放射性基础理论 1放射性一般有几种？用什么符号表示？ 答：放射性一般有三种：0射线、0射线、卩射线。 2什么是。射线？特点是什么？ 答：Q射线是高速运动的氮原子核（又称。粒子）组成的。它在磁场屮的偏转方向与止离子流的偏转相同。它的电离作用大，贯穿本领小。 3什么是0射线？特点是什么？ 答：0射线是高速运动的电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较大。 4什么是卩射线？特点是什么？ 答：卩射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小，贯穿本领大。 5 “放射性现象是由原子核的变化引起的，与核外电子状态的改变关系很小。”对吗？ 答：对 6放射性衰变服从什么衰变规律？ 答：放射线衰变服从指数衰变规律。就大量原子核作为整体来说，其衰变遵从N *严规律。 7 N =是表示放射性的衰变规律吗？说明每个量的物理意义。 答：是。N表示t吋刻的放射性物质的量，NO表示t二0吋刻的放射性物质的量，久表示衰变常数。

核工程与核技术专业本科培养计划

核工程与核技术专业本科培养计划 一、培养目标 Ⅰ． 培养具备核科学与技术学科方面宽厚理论基础，掌握核能科学与工程、核技术及其应用的专业知识，能从事核科学与技术领域相关的科学研究、工程设计、技术开发及技术经济管理等工作的高级专门人才。 , , , , , . 二、基本规格要求 Ⅱ． 、具有一定的人文社会科学和自然科学基本理论知识，特别是有较好的人文素质； 、系统地掌握本专业必需的技术基础理论，主要包括力学、热学、电工与电子、自动控制等； 、熟悉本专业领域有关方面的专业知识，了解其学科前沿和发展趋势； 、具有本专业必需的制图、计算、测试、调研、查阅文献和基本工艺、操作、运行等基本技能； 、掌握一门外国语，要求能阅读专业书刊，并有一定的听说能力，对于英语应达到国家四级以上水平（含四级）； 、具有一定计算机相关知识和较强的计算机应用能力，能熟练使用计算机解决工程中的有关问题； 、具有较强的自学能力、分析能力和创新意识。 . , , ; . , , , ; . , ; . , , , , , ; . , ( ); . ; . , . 三、培养特色 Ⅲ. 以能源、环境、核电为工程背景，以热流体科学为基础，兼顾装备制造、过程控制和信息技术，集热、机、电为一体的培养特色。 , , , , , . 四、主干学科 Ⅳ． 核工程与核技术、动力工程与工程热物理、机械工程、计算机科学与技术、自动化技术 五、学制与学位 Ⅴ．

学制：四年 : 授予学位：工学学士 : 六、学时与学分 Ⅵ． 完成学业最低课学分（含课程体系与集中性实践教学环节）要求： ( )： 完成学业最低课外综合实践学分要求： ： ．课程体系学时与学分