《放射性污染与防护》第一章 放射性的基本知识（2.1-2.3）

第二原子核反应、核裂交和核变 、核反应 原子核受到外来因素的作用而引起核结构变化的过程 称为原子核反应。一般以下式表示: a+X→y+b+ 式中a为入射粒子,X为靶原子核,Y为生成核,b为出 射粒子,Q为反应过程中释放出的能量

一、核反应 原子核受到外来因素的作用而引起核结构变化的过程 称为原子核反应。一般以下式表示： a + X → Y + b + Q 式中a为入射粒子，X为靶原子核，Y为生成核，b为出 射粒子，Q为反应过程中释放出的能量。 第二节 原子核反应、核裂变和核聚变

产生的核反应多种多样: (1)带电粒子轰击引起的核反应 (2)俘获中子的核反应 (3)快中子引起的核反应

产生的核反应多种多样： （1）带电粒子轰击引起的核反应 （2）俘获中子的核反应 （3）快中子引起的核反应

、核裂变 某些重原子核如9C∫(锎)等,能自行发生裂变, 叫做自发裂变。 有些重原子核受到其它粒子(中子、带电粒子、光 子)轰击时裂变成两块质量一般不相同的较轻的核 (也有裂变成三、四块的,但几率很小),同时还 可能放出中子,并释放出能量,这叫感生裂变

二、核裂变 某些重原子核如 （锎）等，能自行发生裂变， 叫做自发裂变。 Cf 252 98 有些重原子核受到其它粒子（中子、带电粒子、光 子）轰击时裂变成两块质量一般不相同的较轻的核 （也有裂变成三、四块的，但几率很小），同时还 可能放出中子，并释放出能量，这叫感生裂变

如2U7受到热中子轰击时会发生裂变,分裂成为两 块碎片,此时还发射出y一射线、β一射线及中微 子并放出能量。 237+0n→>38Sr+54e+(2-3)bn+y 重核每一次裂变所放出的能量平均约为200MeV。例如 1克23U完全裂变时释放出的能量为: 2v的原子数=×6025×103 ×6025×10 235 =2.56×10

如 受到热中子轰击时会发生裂变，分裂成为两 块碎片，此时还发射出γ－射线、β－射线及中微 子并放出能量。 U 235 92 U 235 92 + n 1 0 → Sr 38 + Xe 54 + n 1 0 (2 − 3) +  重核每一次裂变所放出的能量平均约为200MeV。例如 1克 235U 完全裂变时释放出的能量为： U 235 92 的原子数＝ 23 6.02510 A m 2 3 6.025 10 235 1 =   21 = 2.5610

释放出的总能量E总是原子数乘上200MeV/原子: E=256×1021×200=512×102(百万电子伏特) =5.12×1023×3.83×1014=1.96×100(Cal) 1gTNT(三硝基甲苯)烈性炸药释放出大约10000a1的 能量,那么可计算出1g。2U完全裂变时放出的能量相 当于 1.96×10 ≈196(吨TNT 1×103×106

释放出的总能量E总是原子数乘上200MeV/原子： E总 ＝2.56102 1200＝5.12102 3（百万电子伏特） ＝5.12102 3 3.8310−1 4＝1.96101 0（Cal） 1gTNT（三硝基甲苯）烈性炸药释放出大约1000Cal的 能量，那么可计算出1g 完全裂变时放出的能量相 当于： U 235 92 19.6( ) 1 10 10 1.96 10 3 6 1 0  吨TNT   

当大量的23U在很短时间内发生裂变时,能量的释放 引起猛烈的爆炸,用3U作装料的原子弹即是如此, 在原子弹在不到1μs的时间内释放能量。通常,核武 器的威力用TNT当量来表示,即黄色炸药的吨数,如 枚一百万吨级当量的核弹,意味着它的爆炸威力相 当于一百万吨TNT炸药爆炸时所产生的能量

当大量的 在很短时间内发生裂变时，能量的释放 引起猛烈的爆炸，用 作装料的原子弹即是如此， 在原子弹在不到1μs的时间内释放能量。通常，核武 器的威力用TNT当量来表示，即黄色炸药的吨数，如 一枚一百万吨级当量的核弹，意味着它的爆炸威力相 当于一百万吨TNT炸药爆炸时所产生的能量。 U 235 U 235 92

、核聚变 两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核,同 时放出巨大的能量,叫做聚变反应。 如H(氘,D),(氚,T)和L的原子核,在 原子弹引爆所产生的几千万度高温高压的作用下, 发生聚变反应(又称热核反应)。 2H+H高磁>4He+n+1758MeV 2H+-盒,2H+24M 轻核聚变时比重核裂变放出的能量要大得多,在氢 弹爆炸时就有上述核反应发生

三、核聚变 如 （氘，D）， （氚，T）和 的原子核，在 原子弹引爆所产生的几千万度高温高压的作用下， 发生聚变反应（又称热核反应）。 Li 6 H 3 2 1 H 3 1 两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核，同 时放出巨大的能量，叫做聚变反应。 He n 17.58MeV 4 2 3 1 2 1 + ⎯⎯⎯⎯→ + + 高温、高压 H H H Li 2 He 22.4MeV 4 2 6 3 2 1 + ⎯⎯⎯⎯→ + 高温、高压 轻核聚变时比重核裂变放出的能量要大得多，在氢 弹爆炸时就有上述核反应发生

四、核能与核燃料 1核能 十九世纪末至现在,发现某些元素如铀、镭、钍、 钋、镤、锕、钫、氡、砹、铋等,它们会自发的放 出a射线,β射线,γ射线,转变成另一种元素 并释放出能量,这些元素为天然放射性元素。 用人工方法制得的放射性元素为人工放射性元素, 如镎、钚、镅等原子序数为93以后的元素。 这些元素发生衰变时也要放出能量,称为衰变能。 总的衰变能是不大的,但如果重核发生裂变,放出 些高速中子,这些中子又会引起另一些原子核的 分裂,核反应就成了连续不断的链式反应,反应过 程中放出大量的裂变能

四、核能与核燃料 1 核能 十九世纪末至现在，发现某些元素如铀、镭、钍、 钋、镤、锕、钫、氡、砹、铋等，它们会自发的放 出α射线，β射线，γ射线，转变成另一种元素， 并释放出能量，这些元素为天然放射性元素。 用人工方法制得的放射性元素为人工放射性元素， 如镎、钚、镅等原子序数为93以后的元素。 这些元素发生衰变时也要放出能量，称为衰变能。 总的衰变能是不大的，但如果重核发生裂变，放出 一些高速中子，这些中子又会引起另一些原子核的 分裂，核反应就成了连续不断的链式反应，反应过 程中放出大量的裂变能

实际上在反应堆中放出的能量,既有裂变能又有衰 变能,统称为核能。如: 2+n->3CS+37Rb+(2-3)个n+E S B 57La-B 58 ceo sPr(稳定)

实际上在反应堆中放出的能量，既有裂变能又有衰 变能，统称为核能。如： U + n→5 5Cs+3 7Rb + (2 −3)个n + E 235 9 2 5 5 ⎯⎯→5 6 ⎯⎯→5 7 ⎯⎯→5 8 ⎯⎯→5 9Pr（稳定） − − − −     Cs Ba La Ce

2核燃料 是唯一存在于天然矿物中的核燃料。铀矿石中铀 的含量很低,而从铀矿石提炼出来的天然铀中,235U 的含量只有0.714%,铀的另一个不为热中子分裂的 同位素23占9927%,其余0.0055%为232U 3和23PL这两种核燃料,在自然界里还未发 现,只能用人工方法制造。受照射的237h和23 吸收中子(主要是热中子),并经过一系列的核衰变 后,分别生成可裂变的核燃料3和3Pu

和 这两种核燃料，在自然界里还未发 现，只能用人工方法制造。受照射的 和 吸收中子（主要是热中子），并经过一系列的核衰变 后，分别生成可裂变的核燃料 和 。 2 核燃料 是唯一存在于天然矿物中的核燃料。铀矿石中铀 的含量很低，而从铀矿石提炼出来的天然铀中， 的含量只有0.714％，铀的另一个不为热中子分裂的 同位素 占99.27％，其余0.0055％为 U 233 92 Pu 239 94 Th 232 90 U 238 92 Pu 239 U 94 233 92 U 235 92 U 238 92 U 236 92 U 235 92