核电基础知识(授课讲稿)VIP免费

第1页共20页电子质子中子图1-1原子结构示意图编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共20页核电基础知识第一节反应堆物理基础一．原子和原子核1．原子的基本概念世界上任何物质都是由原子组成的。原子是进行化学反应的最小单位。原子是由质量相对较大、体积较小位于原子中心的原子核和绕其高速运转的轨道电子组成。在所有稳定原子中，轨道电子数等于核内质子数，原子作为一个整体是不带电的。当原子得到或失去电子，便会得到或失去负电荷。呈负电性或正电性的原子称为离子。2．原子核的基本概念原子核由A个核子组成（A是核内的核子数，又称质量数），其中有Z个带有正电荷的质子（Z是原子序数，即原子核中质子的数量）和N个（N表示核内中子数，N=A-Z）电中性的中子。任何一个原子核X都可用符号ZAXN来表示，例如，z4He2，816O8，92238U146等等。实际上，只要简写为AX，它已足以代表一个特定的核素。原子、原子核、质子、中子、电子等微观粒子的质量非常小，不方便用克或千克作其质量的单位。一般用原子质量单位（u）来表示微观粒子的质量。对原子来说就是原子量。1u是一个碳-12原子质量的十二分之一即1.66056×10-27Kg。质子的静止质量为1.007276u，中子的静止质量为1.008665u，电子的静止质量为0.00054858u。一个质量数为A的原子其原子量近似为A。第2页共20页第1页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共20页原子核带正电，电荷量为＋Ze。原子核周围的电子是按一定规律分层排列的，层之间具有能量的差别。质子和中子在结合成原子核的过程中要损失一部分质量（质量亏损），这部分质量以能量的形式（E=mc2△）释放出来。反之，要使原子核内质子中子分开，必须施加与之相等的能量，此能量叫结合能。由于能量和质量有内在的联系，在原子物理学中，经常用能量来表示其质量，如1u对应的能量为931.5MeV。二．原子核的放射性原子核内具有特定数目的质子和中子并处于同一能态的一类原子称为核素。某种元素有多少种同位素就有多少种核素。核素有的稳定，有的不稳定。不稳定的原子核，总是自发地以释放出粒子（α、β、n）或γ光子的形式释放能量以逐步达到稳定状态，这个过程称为衰变。在衰变过程中放出粒子和光子的现象叫放射性。具有放射性的核素叫放射性核素。原子序数大于84的核素都有放射性。所有的由一个或多个放射性核素构成的物质叫放射源。三．核裂变裂变现象的发现，引起了人们极大的注意。这不仅是因为在裂变过程中释放出巨大的能量，而且在裂变过程中都伴随着中子的发射。这些中子将使裂变自动地继续下去，形成链式反映，从而使原子能大规模利用成为可能。在没有外来粒子轰击下，原子核自行发生裂变的现象叫自发裂变，而在外来粒子轰击下，原子核才发生裂变的现象成为诱发裂变。1．自发裂变自发裂变的一般表达式ZAX→Z1A1Y1+Z2A2Y2在自发裂变刚发生的瞬间满足如下的关系：A=A1＋A2；Z=Z1+Z2，即粒子数守恒。其中，A1、A2和Z1、Z2分别为裂变产物的质量数和电荷数。第3页共20页第2页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共20页自发裂变能Qf,s=TY1(Z1,A1)+TY2(Z2,A2)由能量守恒可以导出：Qf,s=m(Z,A)C2-[m(Z1,A1)+m(Z2,A2)]C2和Qf,s=B(Z1,A1)+B(Z2,A2)-B(Z,A)自发裂变发生的条件：Qf,s>0，即两裂片的结合能大于裂变核的结合能。2．诱发裂变能够发生自发裂变的核素不多，大量的裂变过程是诱发裂变，即当具有一定能量的某粒子α轰击靶核A时，形成复合核。复合核一般处于激发态，其激发能超过它的裂变位高垒高度时，那么核裂变就会立即发生。诱发裂变中，中子诱发裂变是最重要的。这是由于中子与靶核没有库仑势垒，能量很低的中子就可以进入核内使其激发而发生裂变。裂变过程又有中子发射，可以形成链式反应。第4页共20页第3页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共20页第二节核动力厂反应堆一．核反应堆的基本工作原理自续链式裂变反应是核反应堆的物理基础。当一个燃料核俘获一个中子产生裂变后，平均可放出2.5个中子，即第二代中子数目...