《科学与技术》第二章重点内容 第二章核物理学和核技术 一，内容提要 本章内容分为三部分，一部分是对原子世界的认知：一部分是单子核物理和技术的基确 理论和基本知识：一部分是核物理技术的具体应用。 二，重点内容 1,原子的有核核型是如何建立的： 1909年，英国物理学家卢瑟福进行了：射线轰击原子的散射实验。卢瑟福充分尊重实 翰事实，抓住了与原子结构直接有关的信息，经过严道的理论推导，于191山年提出了原子 的“有核结构根型”。能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1014一10-15米范围内。原子中的电子是在核周围饶 核运动。运动竿径钓为1心10米范围内，蕾正电的核和墙负电的电子之间的静电引力把整个 原子结合在一起。 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如，为原子物理的发展莫定 了基础：是人们探索微观世界的道路上的一块里程律。与此同时，人类开始了对原子核的研 究历史。 2、原子核的结构是怎样的： 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咸的，质子和中子除了所带电荷不同外，其他各方面 都根相像，因此，物理学家、把它们统称为核子。 按愿这一模型，原子核是由Z个质子，和N个中子组成，原子核的质量数藏等于A=Z 十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。对干任何一种 原子核。就简称为元素。 例如，氢元素，记为H,表示氢原子核的核子数为1，质子数为1，也瓷是原子核中只
1 《科学与技术》第二章重点内容 第二章 核物理学和核技术 一、内容提要 本章内容分为三部分，一部分是对原子世界的认知；一部分是原子核物理和技术的基础 理论和基本知识；一部分是核物理技术的具体应用。 二、重点内容 1、原子的有核模型是如何建立的？ 1909 年，英国物理学家卢瑟福进行了α射线轰击原子的散射实验。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 10-14～10-15 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 10-10 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。与此同时，人类开始了对原子核的研 究历史。 2、原子核的结构是怎样的？ 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。对于任何一种 原子核，就简称为 元素。 例如，氢元素，记为 H，表示氢原子核的核子数为 1，质子数为 1，也就是原子核中只
有一个质子，原子的序数也就是1：氢元素，记为k,表示氢限子核内，中子数为2，质 子数为2，原子的序数也就是4， 又如，氢原子核型：原子核内具有两个质子，两个中子，原子核的半径在10一4~10 一13m范围内，单子的半径钓0.1m,也就是10一10m左右，两个电子环饶原子核运动， 3、什么是核力？ 由于电烟力比万有引力强许多倍，原子核中带正电背的质子之同的库仑排斥力，会使得 除氢原子核以外的所有原子核都项刻间分谢离析。但是，我们知道原子核是非常稳定的。要 破碎它非常闲重。这就意味着在原子传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一一核力，这种相互作用的特点如下： 《1)核力是一种强相直作用，尽管它是字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，因此枝力要比库仑力强得多。如果 电题相互作用的强度为【，强相互作用的强度（是它的137倍。 (2)核力是短程力，只有当两核子之间的更离为原子核的半径10-15米时，才有相互 作用。 (3)核力有饱和性。这种饱和性使得单子核和水一样、呈现不可压缩性，即星子核的 密度近以为常数。 4、爱因断坦质能方程式说明了什么？ 爱因斯坦在关于孩义相对论的第二篇短文中论述了质量与能量的关系 △E=(△m)c 式中E为能量，m为质量，©为光速。光的速度为=3×108m,是一切物质运动速度的 最大极限。从公式中可以看出，物体的使量每增加△E,相应的惯性质量也必定增加△m= △Ek2!反之，每诚少△m的质量，就意味着释放出△E=(△m)2的巨大能量，也线 是说！质量与能量是等价的，。是可以相互转化的。少量的质量能够转镜为十分巨大的能量： 这是一个惊天动地的理论，它揭开了字害的一个巨大奥妙，为核能的利用莫定了理论基础。 因此，这一质能关系公式被后人称为“改变世界的方程”。 2
2 有一个质子，原子的序数也就是 1；氦元素，记为 He，表示氦原子核内，中子数为 2、质 子数为 2，原子的序数也就是 4。 又如，氦原子模型：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 0.1nm，也就是 10－10m 左右。两个电子环绕原子核运动。 3、什么是核力？ 由于电磁力比万有引力强许多倍，原子核中带正电荷的质子之间的库仑排斥力，会使得 除氢原子核以外的所有原子核都顷刻间分崩离析。但是，我们知道原子核是非常稳定的，要 破碎它非常困难。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――核力，这种相互作用的特点如下： （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 10-15 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。 4、爱因斯坦质能方程式说明了什么？ 爱因斯坦在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＝（△m）c 式中 E 为能量，m 为质量，c 为光速。光的速度为 c=3×108 km/s，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＝ △E/c2 ；反之，每减少△m 的质量，就意味着释放出△E＝（△m）c2 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，为核能的利用奠定了理论基础。 因此，这一质能关系公式被后人称为“改变世界的方程
5、源子能有几种释败方式？ 原子能的释成方式有三种：原子核的衰变、原子核的裂变、原子核的聚变。 某一种原子核白发地放出相应的粒子，篇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▣，B,Y三种刚线，因此，原子核的襄变又具体分为 ▣衰变、B意变和Y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。 原子核裂变，一般是指一个重原子枝分裂成为两个质量为同一量级的醉块。并释放出能 量的现象。原子核裂变具有两种核式，一种是由重原子核，自发地裂变，并释放出能量。另 一种是在中子的作用下而明发的核数变，例如，中子轰击轴一235，产生的结果是，原子核 碎成两个聊块释故能量，另外还会释放出两三个中子。这种原子核裂变方式，是人类此今为 止大量释做原子能的主要方式。 两个或几个轻源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。核聚 变的和平利用有特于人类的进一步深索。 6,什么是核电站？ 核电站是利用原子核裂变反应所故出的核能，露动汽轮发电机组速行发电的爱电厂。 7、为什么说核能是高效、清洁与安全的能簿？ 核能是高效的能薄。一千克天然抽所能够发出的电量是同量木材，煤，石油等燃料所发电 量的万倍以上，也是太阳脆，水能等天然能源发电量的万倍以上 核能是清洁的能源，一座的核电站每年卸出的燃烧后的乏燃料所产生的污染要比一座问功率 的燃煤电站所产生的污染要小得多。当然，由于核电站的乏感料都是放射性元素，处理时要 解扶特殊的科学技术问愿。但总量少、总容积小是式基本特点。 核能是安全的能源，核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，工作原理不同，不会发生类似 原子弹的爆件现象，核电站的乏燃料中的放射性物质被层层包围在包壳，压力壳和安全壳三 道屏障内，不会释放出米危害人类和生物。历史上的美国三里岛事故和前苏联（乌克竺境内） 切尔诺贝利事故，是由于人为的操作不当造成的，总结这些经验教训，核电站的度全乃是有
3 5、原子能有几种释放方式？ 原子能的释放方式有三种：原子核的衰变、原子核的裂变、原子核的聚变。 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。 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。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，产生的结果是，原子核 碎成两个碎块释放能量，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。 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。核聚 变的和平利用有待于人类的进一步探索。 6、什么是核电站？ 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。 7、为什么说核能是高效、清洁与安全的能源？ 核能是高效的能源，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 量的万倍以上，也是太阳能，水能等天然能源发电量的万倍以上。 核能是清洁的能源，一座的核电站每年卸出的燃烧后的乏燃料所产生的污染要比一座同功率 的燃煤电站所产生的污染要小得多。当然，由于核电站的乏燃料都是放射性元素，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。 核能是安全的能源，核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，工作原理不同，不会发生类似 原子弹的爆炸现象。核电站的乏燃料中的放射性物质被层层包围在包壳，压力壳和安全壳三 道屏障内，不会释放出来危害人类和生物。历史上的美国三里岛事故和前苏联（乌克兰境内） 切尔诺贝利事故，是由于人为的操作不当造成的，总结这些经验教训，核电站的安全乃是有
充分保证的。 8、娜一个核电站是我国第一座白行设计白主建设的核电站？ 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9然5年 正式开工，1羽1年并网发电。从此结束了我国大陆无核电的历史，实观了我国在核电技术 上的重大实破。 4
4 充分保证的。 8、哪一个核电站是我国第一座自行设计自主建设的核电站？ 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