核安全综合知识?第一章?原子核物理基础??引言?1896年贝克勒尔发现天然放射性现象，人类历史上第一次在实验室观察到核变化。这一重大发现是原子核物理的开端。第一节原子和原子核的基本性质?一、原子与原子核1898年卢瑟福在“贝可勒尔射线”中发现了α、β粒子，后来证实了α射线是氦原子核，β射线是电子。1911年卢瑟福根据α粒子的散射实验提出原子由原子核和核外电子组成的假设。目前，人们已知120种元素。核外电子运动构成了原子物理学的主要内容，而原子核内部核子的运动是原子核物理学的主要研究对象。原子和原子核是物质结构的两个层次。电子带负电荷，电子电荷的值为篹=1.60217733x10-19C，且电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整倍数。电子的质量为me=9.1093897x10-31kg。原子核带正电荷，集中了原子的全部正电荷。原子的大小半径约为10-8cm的量级。原子的质量中心与原子核的质量中心非常接近。原子核的尺度只有几十飞米(1fm=10-15m=10-13cm)，放射现象则主要与原子核有关。二、原子的壳层结构原子的核外电子称为轨道电子。最靠近核的一个壳层称为K层，在它的外面依次为L、M、N、O壳层等，以此类推。通常用量子数n(n=1,2,3…)代表壳层。每个壳层可容纳2n2个电子。除了K层以外，其他壳层又可分成(2l+1，l=n-1)个支壳层，l是描述电子轨道的量子数。处于不同壳层的电子具有不同的位能，当电子从无穷远处移动到靠近原子核的位置时是电场力作功，K层的能级最低。能级的能量大小就等于该壳层电子的结合能，要使该壳层电子脱离核的束缚成为自由电子所需做的功。结合能是负值，通常以KeV为单位，K壳层电子的结合能的绝对值最大。在正常情况下，电子先充满较低能级，但当原子受到内在原因或外来因素的作用时，低能级的电子可以被激发到高能级上（称激发过程），或电子被电离到原子的壳层之外（称电离过程），高能级电子就会跃迁到低能级上留下的空位上，并以电磁辐射的形式释放一个光子。发生内层电子跃迁时，发射的光子能量较高，而且不同元素的原子均有不同特定的能量，所以通常又称作特征X射线，三、原子核的组成及其稳定性1932年，查德威克发现中子，海森堡立即提出原子核由质子和中子组成的假设。中子和质子的质量相差甚微，它们的质量分别为：mn=1.00866492u，mp=1.00727646u，u为原子质量单位。1960年国际上规定把碳-12(12C)原子质量的1/12定义为原子质量单位，用u表示。核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同，就是不同的核素。核素是指在其核内具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种原子核或原子。具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元素的同位素，具有相同的化学性质。16O,17O,18O。寿命较长的激发态原子核称为基态原子核的同质异能素或同核异能素。同质异能素所处的能态又称同质异能态，如：87mSr，87Sr。11H21H稳定同位素，为放射性同位素，具有β放射性。根据原子核的稳定性，可以把核素分为稳定的核素和不稳定的放射性核素。由于极大多数元素都具有同位素，虽然现在世界上只发现了111种元素，但其同位素已发现了2000多种，即2000多种核素。若按原子核的稳定性来划分，则可以分为稳定的同位素和不稳定的同位素，不稳定的同位素又叫做放射性同位素。人工放射性核素是指非天然和自然界的因素生成的放射性核素，而是在反应堆或加速器所生成。核素图：在Z1GeV。第四节核反应能及其阈能?核反应的反应能定义为反应前后系统动能的变化量。对核反应a+A→b+B，反应能Q=⊿mc2。反应能应等于反应前后体系总质量之差与光速的平方的乘积。对Q>0的核反应称之为放能反应；对Q90，就可满足此条件。244Cm，249Bk（锫），252Cf，255Fm（镄）等具有自发裂变的性质。裂变碎片是很不稳定的原子核，一方面碎片处于较高的激发态，另一方面它们是远离β稳定线的丰中子核而发射中子，所以自发裂变核又是一种很强的中子源。能发生自发裂变的核素不多，大量的裂变过程是诱发裂变。根据复合核激发能和裂变势垒的相对大小，可以分为热中子核裂变和阈能核裂变两种情况讨论。235U、233U和239Pu也能由热中子引起裂变，这些核称为易裂变核，238