原子核物理知識點(diǎn)歸納

原子核物理知識點(diǎn)歸納原子核物理重點(diǎn)知識點(diǎn)第一章原子核的基本性質(zhì)1、對核素、同位素、同位素豐度、同量異位素、同質(zhì)異能素、鏡像核等概念的理解。（P2）核素：核內(nèi)具有一定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)以及特定能態(tài)的一種原子核或原子。（P2）同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同質(zhì)量數(shù)的核素所對應(yīng)的原子。（P2）同位素豐度：某元素中各同位素天然含量的原子數(shù)百分比。（P83）同質(zhì)異能素：原子核的激發(fā)態(tài)壽命相當(dāng)短暫，但一些激發(fā)態(tài)壽命較長，一般把壽命長于0.1S激發(fā)態(tài)的核素稱為同質(zhì)異能素。（P75）鏡像核：質(zhì)量數(shù)、核自旋、宇稱均相等，而質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)互為相反的兩個核。2、影響原子核穩(wěn)定性的因素有哪些。（P3~5）核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的比例；質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的奇偶性。3、關(guān)于原子核半徑的計算及單核子體積。（P6）R=r0A1/3fmr0=1.20fm電荷半徑：R=（1?20±0?30）A1/3fm核力半徑：R=（1?40±0?10）AsfmliiJ通常核力半徑〉電荷半徑

liiJ單核子體積：J4睥一4gV兒R3兒r3A33o4、核力的特點(diǎn)。(P14)核力是短程強(qiáng)相互作用力；2.核力與核子電荷數(shù)無關(guān)；3.核力具有飽和性；4.核力在極短程內(nèi)具有排斥芯；5.核力還與自旋有關(guān)。5、關(guān)于原子核結(jié)合能、比結(jié)合能物理意義的理解。(P8)結(jié)合能：1=1IW"口口目匕：B(Z,A)——Am(Z,A)c2——ZA(1,1)+(A-Z)A(0,1)-ZA(Z,A)1=1IW比結(jié)合能(平均結(jié)合能)：8(ZA)——B(ZA)/A8(Z^i,)(^,)l=J原子核拆散成自由核子時外界對每個核子所做的最小平均功，或者核子結(jié)合成原子核時平均每一個核子所釋放的能量。l=J1小,核力為0,僅庫侖斥力，入射粒子對于靶核勢能V(r)，r—8,V(r)-0，粒子靠近靶核，1小,核力為0,僅庫侖斥力，入射粒子對于靶核勢能V(r)，r—8,V(r)-0，粒子靠近靶核，iR，^^)上升，靠近靶核邊緣V(r)，勢能max-V

0r勢能MeVV(r)2Ze24兀8r02.若靶核電荷數(shù)為2,入射粒子相對于靶核的勢12Ze2，4兀8r能為：叩)12Ze2，在r=12Ze2，4兀8rV（r）=空些一4雙r（A1/3+A1/3）Z1、z2,、A"a2分別為入射粒子和靶核的電荷數(shù)及質(zhì)量數(shù)。7、原子核的自旋是如何形成的。（P24）l=J原子核的自旋又稱為角動量，核自旋是核內(nèi)所有核子（質(zhì)子和中子）的軌道角動量與自旋角動量的矢量和。l=J8、原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)及超精細(xì)結(jié)構(gòu)的成因。（P24）光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)由電子自旋引起；超精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)由原子核自旋、磁矩和電四極矩引起9、費(fèi)米子波色子的概念區(qū)分。（P25）自旋為半整數(shù)的粒子為費(fèi)米子（電子、中子、中微子、p子、所有奇A核等），服從費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計；自旋為整數(shù)的粒子為波色子（光子、n介子、所有偶A核等，特別地，偶一偶核自旋為0），服從玻色愛因斯坦統(tǒng)計。10、什么是宇稱。（P26）宇稱是微觀物理領(lǐng)域特有的概念，描述微觀體系狀態(tài)波函數(shù)的一種空間反演性質(zhì)。11、本章習(xí)題。（P37）1當(dāng)電子的速度為|時，它的動能和總2.5X1U8m,s一1能量各為多少？

答：總能量0.511X106m2—0.924MeV—0.413MeV動能T—m答：總能量0.511X106m2—0.924MeV—0.413MeV1-2.將q粒子的速度加速至光速的0.95時，q粒子的質(zhì)量為多少？答：q粒子的靜止質(zhì)量VQm0—M（2,4）-2mwM（2,4）—4+計?*—4.0026uQ粒子的質(zhì)量m=4-禁L-12.8186U-2.128x10-23gqV1-P2v1-0.9521-3T=25°C,『=1.013x105Pa時，S+O~—SO。的22反應(yīng)熱2=296.9kJ/mol，試計算生成1mol的SO2時體系的質(zhì)量虧損。2口AE=Amc2^Am=^~=3.3x10-12'c2=1100°C1-41kg的水從0°C升高到100°C，質(zhì)量增加了多少？答：1kg的水從0°C升高到100°C需做功為E=100cal=4.1840x102J100x4.184x1023X10=1100°C100x4.184x1023X108X3X108=4.64x10-12kg1-5已知：（TT）農(nóng)坷38成=238.05078u;m（39U）=239.154325u;m（35U）=235.043944u;mC^U）=236.045582u試計算239試計算239U,236U1，后一個中子的結(jié)合能.答：最后一個中子的結(jié)合能B（92,239）=￡（92,238）+m—m（92,239）］=4.7739MeVB（92,236）=￡（92,235）+m—m（92,236）］=6.5437MeV1-6當(dāng)質(zhì)子在球形核內(nèi)均勻分布時，原子核的庫侖能為E=3e2Z（Z—1）o試計算13C和13N核庫侖能之差.TOC\o"1-5"\h\zC54脫R670答：13C和13N核庫侖能之差為67△E=3e27*6—6*5x1015=4.696x10-13J=2.93MeVc4x5雙1.5x13130L」1-8利用結(jié)合能半經(jīng)驗(yàn)公式，計算2361-8利用結(jié)合能半經(jīng)驗(yàn)公式，計算236U,239U最后一個中子的結(jié)合能，并與1-5式的結(jié)果進(jìn)行比較.合能）=了—叩23—哄—f（Z—N\A—1+B最后一個中子的結(jié)B（Z,A）=\m（Z,A-1）+m-M（Z,A）Lnn=^ZMG,1）+（A—Z—1）m-B（Z,A—1）+—ZMG,1）一（A—ZIn+B（Z,A）］=B（Z,A）—B（Z,A-1）236UZ=92,A=236,N=144Z=92,A=239,N=147對B（92,236）=B（92,236）-B（92,235）=6.66MeVn239U對B（92,239）=B（92,238）—B（92.238）=5.20MeV1-11質(zhì)子、中子和電子的自旋都為12，以14N為例證明原子核不可能由電子一質(zhì)子組成，但7奇以

由質(zhì)子一中子組成.由核素表可查得:14N的核自旋"服從玻色統(tǒng)I=1計；若由電子一質(zhì)子組成，則原子核由人個質(zhì)子和A_Z個電子組成。由于質(zhì)子和電子都是費(fèi)米子，則質(zhì)量數(shù)為人電荷數(shù)為Z的原子核有2■_Z個費(fèi)米子.如果Z為偶數(shù)，則2A_Z為偶數(shù)，于是該核為玻色子；如果Z為奇數(shù)，則2A_Z為奇數(shù)，于是該核為費(fèi)米子；對14236UZ=92,A=236,N=144Z=92,A=239,N=147239U由質(zhì)子一中子組成.由核素表可查得:14N的核自旋"服從玻色統(tǒng)I=1而由質(zhì)子一中子組成，則由7個中子和7個質(zhì)子組成，總核子數(shù)為偶數(shù)，其合成可以是整數(shù)。服從玻色統(tǒng)計。第二章原子核的放射性1、關(guān)于放射性衰變指數(shù)衰減規(guī)律的理解和計算。(P39、P43)對單一放射性衰變，lnN(l)=-力+lnN(0)，將其化為指數(shù)形式有N(t)=N(0)e-左。遞次衰變規(guī)律：母核A經(jīng)N次衰變，生成穩(wěn)定核素8,遞次衰變產(chǎn)物分別為A「A2等，其衰變常數(shù)分別為％、&、％，衰變過程中第n個核素隨時間的變化規(guī)律為：N(t)=N￡ce&.，其中C=~—0nnn(人一人)(人一人)…(人一人)n=11n2nn-1n

2、描述放射性快慢的幾個物理量及其之間的關(guān)系。(P40)放射性快慢用衰變常數(shù)刀半衰期T1/2和平均壽命T描述，其中：衰變常數(shù)&單位時間內(nèi)一個原子核發(fā)生衰變的概率：-dN/Nt)人=dt半衰期T/2：放射性核素數(shù)目衰變掉一半所需要1/2〃ln2

〃ln2

T=一

1/2人平均壽命7：原子核衰變常數(shù)的倒數(shù)：3、關(guān)于放射性活度、衰變率等概念的理解和相關(guān)計算。(P40)1.放射性活度：一個放射源在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)稱為它的放射性活度。A(t)=人Ne希0其中，.為初始時刻含有的放射性原子核，.為N人0衰變常數(shù)。衰變率：放射源在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的核的數(shù)目稱為衰變率j(t)二者的單位為居里(Ci)，SI制下為貝可(勒爾)(Bq)，其中1Ci=3.7x10i0Bq4、暫時平衡、長期平衡的表現(xiàn)。(P46-P47)暫時平衡：子、母體的放射性活度之比A^=當(dāng)七2心十，JA(t)>A(tA^=當(dāng)七2心十，JA(t)>A(t)A(t)2N人一人2i長期平衡：母子體的放射性活度相等：A2（t）—"2~5、存在哪幾個天然放射系。（P48-P50）釷系一即4n系，最終穩(wěn)定衰變產(chǎn)物為208PbHl!鈾系一即4n+2系，最終穩(wěn)定衰變產(chǎn)物206Pb鋼—鈾系一即4n+3系，最終穩(wěn)定衰變產(chǎn)物207Pb6、三個天然放射系中，核素主要的衰變方式有哪些。（P48）a衰變、P衰變、Y衰變7、人工制備放射源時，關(guān)于飽和因子的理解和制備時間的控制。（P53）人工制備放射源，中子注量率恒定時，當(dāng)照射§時間時靶物質(zhì)中生成的放射性活度為=1A（t）=N星（1一e3。）=Ng。如，其中S=（1-e匈）稱為飽和因子，表明生成放射性核數(shù)呈指數(shù)增長，要達(dá)到飽和值需經(jīng)相當(dāng)長時間。經(jīng)過6.65個半衰期可獲得99%活度的放射源，因而控制制備的時間可提高成本。Hl!=18、衰變常數(shù)的物理意義（詳見2題）。9、本章習(xí)題。（P56）2.1經(jīng)多少半衰期以后，放射性核素的活度可以減少至原來的3%,1%,0.5%,0.01%?TOC\o"1-5"\h\z答：m矗0.69312分別為t=5.06T；t=6.6T；t=10.0T；t=13.3T.121212122.2已知半衰期分別為14盜F0a，x叩，求其衰變常數(shù)。（以s為單位）

答::…口：人=5.62x10-7s；人=3.84x10-12s；人=4.92x10-18s2.3放射性核素平均壽命T的杳義是什么？已知VT求。12答：平均壽命為樣品所有核的平均壽命j人NQdt1…-I°N（0）=?=12經(jīng)過V時間，剩下的核數(shù)目約為原來的37%.V2.6人體內(nèi)含18%的C和0?2%的K。已知天然條件下14C與12C的原子數(shù)之比為1.21012,14C的T=5730'12年；40K的天然豐度為0.0118%，其半衰期T=1.26x109a。求體重為75kg的人體內(nèi)的總放射性活度。據(jù)活度定義為扉》從）A=XN+人A=XN+人N14C14C40K40K0.6937.5x1045730x365x24x60x600.693八*1.26.023x10230.6936.023x1023x0.18xx1x7.5x104x0.002x1.18x10-1x1.2+101212.0111.26x109x365x24x6039.102=3.12x103+4.76x103=7.88x103Bq=0.213pCi7已知的按下式衰變：0.69390sr90Sr—。-,28.1a>90Y—§-,64h>90Zr（肅急成琶）試計算純90Sr放置多常時間，其放射性活度剛好與90Y的相等。答：由給定數(shù)據(jù)人=。.693h-1=2.82x10-6h-1128.1x365x24

人=0.693=I.。?*10一2卜264.1、X11.08x10-21.8xi°_6gU。假定后者1000cm3海水的放射性活m-X^Tln產(chǎn)-1.08x10-2ln2.82x10-6-763.9h1.8xi°_6gU。假定后者1000cm3海水的放射性活答：其中4^是獨(dú)立存在的放射性，其中4°k的豐度「0.0117%，半衰期為—1.277x109a。而U則包括2”U*1!12系（即錒鈾系）和2?系（即鈾系）且處于平衡?？?38知235U的豐度為0.720%，238U的豐度為99.275%。*1!40K放射性：(\0693…6.023x1023*虹K)=TN=0693x0.4xx1.17x10-41.277x109x365x24x60x6040=12.1Bq*系的放射性:對211B1和227Ac的分支比過程不影響活度的計算，按經(jīng)過11次衰變，由于處于長期平衡，*=*，*為?！?。。的放射性，所以i00（r）「0.693I。m6.023x1023*七35U=11xx1.8x10-6x7.20x10-37.04x108x365x24x3600235=1.140x10-2Bq238U系的放射性:對2nB1和227AC的分支比過程不影響活度的計算，按經(jīng)過14次衰變，由于處于長期平衡，*=*，*為235U的放射性，所以i00L戲0.693*七U，=14x4.47x109x365x24x3600x1.8x10-66.023x1023238x0.993=0.311Bq第三章原子核的衰變1、a衰變、p衰變的衰變式的正確書寫；a衰變能、P衰變（三種衰變方式）衰變能的計算；a衰變半衰期與衰變能的關(guān)系；關(guān)于p躍遷級次的判別（對具體的一個衰變，如何判別）；a能譜及p能譜的特點(diǎn)；什么是穆斯堡爾效應(yīng)；什么是Y躍遷，有哪些方式？a衰變p衰變Y衰變p-p+軌道電子俘獲（EC）定義不穩(wěn)定核自發(fā)放出a粒子而發(fā)生蛻變的過程核電荷Z改變而核子數(shù)A不變的自發(fā)核衰變過程（弱相互作用，字稱不守恒）原子核從激發(fā)態(tài)通過發(fā)射Y光子到較低能態(tài)的過程表變方程aXTa-4Y+a.?ntp+e-+vpTn+e++vp+e+Tn+v射線性質(zhì)高速a粒子流電子：e-反中微子：質(zhì)量、電荷=0，自旋正電子e+中微子：質(zhì)量、電荷=0，自Y光子：短波長的電磁波，靜止

=1/2,磁矩小旋1/2,磁矩小質(zhì)量0、動質(zhì)量hv/c2、自旋為1的波色子能量范圍4~9MeV幾十keV到幾MeV幾keV到十幾MeV衰變能[M^-(My+Mh)]c2-^TA-4aA(Z,A)-A(Z+1,A)A(Z,A)-A(Z-1,A)+2meA(Z,A)-A(Z-1,A)-BiE-E表變條件M*>My+MhM*>MyM*>股丫+2mMx-M^>B/c2原子核處于較高能態(tài)向低能態(tài)躍遷放出Y能譜分立、不連續(xù)的能譜連續(xù)能譜

子核反沖動能-^―TA-4aTrE20——2mc2R子核動量mvphvc躍遷定則AZ=0,±1,且An=+1允許躍遷AZ=0,±1,±2且An=-1一級禁戒躍遷AZ=±2,±3且An=+1二級禁戒躍遷AI=n-1,n且An=(-1)nn級禁戒躍遷同質(zhì)異能躍遷內(nèi)轉(zhuǎn)換相關(guān)衰變質(zhì)子發(fā)射中微子吸收雙B-衰變P延遲中子發(fā)射俄歇效應(yīng)：軌道電子俘獲中，較穆斯堡特外層的電子（L）向K層躍遷，爾效殊多余的能量不是以特征X射線形應(yīng)：無效人個,ti/2“t個式放出，而是直接給了同層電子反沖Y應(yīng)且電子脫離原子控制成為自由電共振吸子，這種效應(yīng)稱為俄歇效應(yīng)。收2、衰變綱圖的正確畫法。具體到某一放射性核素的衰變變。（P66、70）如3H、64CU等的衰左圖為3H衰變綱圖，其中（1/2+）表示3H和3He均是自旋為1/2、宇稱為+1的費(fèi)米子，12.35a是3H的半衰期，其發(fā)生P-的能量為18.619keV，分支比是100%，最終生成3He的穩(wěn)定核，由于產(chǎn)生0-衰變，原子序數(shù)遞增，故而3He位于3H右側(cè)。右圖為64CU衰變=11345.77Y0.48%綱圖，由于64CU可進(jìn)行0-、0+和EC，其中，有37.1%的概率發(fā)生64Ni（穩(wěn)定）Qec=1674.9±0.8keV衰變綱圖注意需要標(biāo)注的元素：1.始、終核素及其衰變到64Zn的基態(tài);0.48%的概率發(fā)生K層電子俘獲，衰變到64Ni的激發(fā)態(tài)，44.5%的概率發(fā)生K層電子俘獲，衰變到64Ni的基態(tài)，17.9%概率以&衰變方式到64Ni基態(tài)。3、本章習(xí)題。(P92)1實(shí)驗(yàn)測得226Ra的a能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)由T=^^4.785MeV(95%)和T=4.602MeV(5%)a2兩種a粒子組成，試計算：答：1).子體222Rn核的反沖能T1=0.0862MeV,T2=0.0829MeV2).226Ra的衰變能E=4.871MeV,E=4.685MeV3）.激發(fā)態(tài)2；發(fā)射的光子的能量22RnyE=E—E=0.186MeVy01023.2比較下列核衰變過程的衰變能和庫侖位壘高度:234U—16O+218Po234U—4He+230Th；234U234U—16O+218Po答：由⑥式，衰變能：q=a（92,234）-A（2,4）-A（90,230）=4.875MeV庫侖位壘高度:對234U-4He+230ThQ=（234.040975-230.033130-4.002603）"=4.87MeV

2x90x1.6x10-194兀x8.85x10一12x1.4x10一15勺3013+413)=3.58x10-12J=3.58x10-12x6.241x1012=22.35MeV234U—12C+222RnQ2x90x1.6x10-19對■.234U—16。+218PoQ=34.487MeV，E=80.77MeV*B3-4238PU的重要用途之一是做核電池，假定238PU(1^2=87.75a,E履5.4992MeV)衰變能的5%轉(zhuǎn)換為電能，當(dāng)電池的輸出功率為20W時，該電池應(yīng)裝多少克的238PU？答：得：A門E=P■TOC\o"1-5"\h\z238^放射性活度.=壽=0E499：16g=4.456x1014a...BqMAT…-g=719.13gln2vmln2A=XN=N=Nnm=必1/21/23-6已知64Cu=63.929766u,64Ni=63.927967u,64MAT…-g=719.13g答：1)p+，片粒子的最大能量E=(63.929766—63.929145)uc2=0.000621x931.4940MeV=0.578MeVE=(63.929766-63.927967)dc2-2mc2=0.654MeV2)在電子俘獲衰變中中微子的最大能量E=(63.929766—63.927967lie2=1.676MeVV,max

DE3-7求7Be+e?Li+v反應(yīng)中剩余核7l和中微子的動7Be十e7L1十V/Li,,e能和動量.DE答：由于剩余核質(zhì)量遠(yuǎn)大于中微子質(zhì)量，有VE°=7-°16929uC2一7.01600&2=0.862MCV氣VE°=7-°16929uC2一7.01600&2=0.862MCVl=J中微子動量：p=…=4.60x10-22kg?msVV反沖核動能：『廣導(dǎo)=A鼻=56.3eVRRR3-9指出能同時發(fā)生&衰變、B衰變和電子俘獲P-P十EC的條件。l=JECM(Z,A)〉M(ZM(Z,A)〉M(Z+1,A)M*G,A)>M],(Z—1,A)十2mM(Z,A)>M(Z-1,A)十￡/C2P-ECP十衰變：EC3-12(徒衰變至激發(fā)態(tài)的強(qiáng)度93”該KsT=30.17a/P-門=93%，答：核Y躍遷的內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)為a=0.0976，II=5.66,光子數(shù)260，試計算W=1晚的1373s衰變時每秒發(fā)出的,a=N=a+a+a=a++LLk

NKLMKI、I、七答：Iak-'mi=a+a/—k+—i—匕―l=0.1193K《LKiLN+N=Nx(1.1193)=X-WNA^?叩?N=—?0.693?W^-of=2.94x106BqY1.1193TA123.1311海自激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)時發(fā)射24keV的光子，為了補(bǔ)償發(fā)射體和吸收體之間的能級位移］。6eV10-6ev,要求這兩者之間的相對運(yùn)動速度為多少？答：由公式墮一eV△勺—Ec所以Cm3X1010v=AE——=10-6=1.25cm?s-1yE2.4x104Y第四章原子核反應(yīng)1、核反應(yīng)過程中遵守的守恒律的理解(電荷、能量、動量、角動量、宇稱等守恒律)。(P96~97)對于核反應(yīng)a+A—b+B可表示為A(a,b)B，a=ai+a2+^+a^；b=bi+b2+^+bn其中A、a、B、b為靶核、入射粒子、剩余核、出射粒子。核反應(yīng)對應(yīng)多種粒子和原子核反應(yīng)(a1、a2...an)或者反應(yīng)生成多種粒子(b1>b2...bn)，每種可能的反應(yīng)過程稱為“反應(yīng)道”，反應(yīng)前過程稱為一個“入射道”，反應(yīng)后過程稱為一個“出射道”。守恒律：電荷數(shù)、核子數(shù)守恒：ZA+Za=zb+zb；AA+Aa瑚b+AB

（2）動量、能量守恒：EA+Ea=Eb+EB；Pa切a=pb切Bl=J

w（3）角動量守恒：J.=Jf；J=S+SA+L.；Jf=Sb+SB+Lfl=J

w（4）宇稱守恒：反應(yīng)前后宇稱守恒n=nf2、關(guān)于核反應(yīng)能、核反應(yīng)閾能的計算。（P99、101）Q=Amc2=(M+M)Q=Amc2=(M+M)c2-(M+M)c2=(B+B)-(B+B)其中：Q＞；放能反應(yīng)；“成能反應(yīng)A核反應(yīng)閾能：TthIA+A11Q=―AlQTthl=j

wAA其中：吸能反應(yīng)閾能存在，只有當(dāng)入射粒子能量大于閾能，核反應(yīng)才能發(fā)生；放能反應(yīng)閾能為0。l=j

w3、核反應(yīng)截面的物理意義。（P103）意義：一個入射粒子入射到單位面積內(nèi)只含有一個靶核的靶子上所發(fā)生的概率，單位“b”數(shù)學(xué)表達(dá)式:N，單位時間內(nèi)發(fā)生的核反應(yīng)數(shù)-IN單位時間內(nèi)的入射粒子數(shù)x單位面積內(nèi)的靶核數(shù)4、復(fù)合核模型中，復(fù)合核激發(fā)能的構(gòu)成。（P109）復(fù)合核的激發(fā)能為入射粒子的相對運(yùn)動動能尸（質(zhì)心系的動能）和入射粒子運(yùn)動動能與靶

核的結(jié)合能B.之和，即:aAE*=T'+B=―m—T+BaAm+maaA5、核的結(jié)合能B.之和，即:aAE*=T'+B=―m—T+BaAm+maaA6、核反應(yīng)截面的常用單位及換算。（P103）i=j核反應(yīng)截面的單位為巴（b），面積量綱，1b=10-28m2=10-24cm2。i=j7、什么叫宏觀截面。（P105）定義：核反應(yīng)中某一具體靶物質(zhì)單位體積的原子核數(shù)與該物質(zhì)的反應(yīng)截面的乘積稱為該物質(zhì)的宏觀截面。即…加S8、本章習(xí)題。（P119）1.確定下列核反應(yīng)中的未知粒子:X答：（a）Y,X=90Zr;3940i8O（d,p）x,X=19O;（b）X（p,0）87Y,（C）i23Te（x,d）24I，x=3He。525324-2.利用下列數(shù)據(jù)，求核反應(yīng)192OY,X=90Zr;3940MeV答：Q=A（1,2）+A（76,192）-A（1,3）-△（76,191）=13.136-35.975-14.950+36.399=-1.301

MeV4.3能量為6MeV的質(zhì)子投射到靜態(tài)的Y核答:上，試求質(zhì)心的運(yùn)動速度。取質(zhì)子的質(zhì)量為hi。答:mv住—vm+maaA1111E=—mv2=—x1.6x10-27y2=622X106X1.6X10一疽寸：v=2.6x106m/s4.4.求下列核反應(yīng)的閾能:答:i6O（p,d）答:i6O（p,d）5O'Q=-13.44MeVA+A■a-thAA21=14.28x106*E=6.69MeV*th93Nb（p,d）2Nb9Q=-6,62MeVE=5.26MeV°th209Bi（p,d）208Bi9Q=-5.23MeV9i=jl==i4.6.能量為E=6.69MeV*thE=5.26MeV°thi=jl==i答：由Q方程可得不同角度下出射粒子能量:3）nUA-AAAQAT2]2E7=<—n~~b—nCOSU±—Bn-Hn~~b—COS2UEH6——Q>bA+A\A+AA+AJaa+A{bBL、bbBb7Bb」，在方宿號前一般取正號。當(dāng)。。。時，出射粒子向前，出射粒子能量最高,E（0。）=12.53MeVb當(dāng)。18。。時，出射粒子向后，出射粒子能量最低,EG80°）=8.01MeVb第五章核裂變和核聚變及核能的利用1、關(guān)于易裂變核、不易裂變核、核燃料等概念的理解和舉例。(P123)熱中子能誘發(fā)裂變的核稱為“易裂變核氣如：235U、233U、239PU；熱中子不能誘發(fā)裂變的核稱為“易裂變核”，如:238U、232Tho2、裂變能的分配。(P126)重核發(fā)生二裂變的裂變能可以表示為:Qf=M2=[M*(Z0,A0)-M(Z1,A1)-M(Z2,%)-vm^c2等式右邊第一項(xiàng)為激發(fā)態(tài)復(fù)合核的原子質(zhì)量，中間兩項(xiàng)為發(fā)射中子后碎片經(jīng)。衰變而形成的兩個穩(wěn)定核的原子質(zhì)量。V為裂變中發(fā)射的中子數(shù)。3、什么叫瞬發(fā)中子？緩發(fā)中子？(P125)原子核裂變成兩個初級碎片，初級碎片是不穩(wěn)定的原子核，會直接發(fā)射中子，發(fā)射中子后仍處于激發(fā)態(tài)的碎片進(jìn)一步發(fā)射Y光子退激，在上述過程中發(fā)射的中子和Y光子都是在裂變后小于10-16s的短時間內(nèi)完成的，稱為瞬發(fā)中子。連續(xù)的P衰變過程中，有些核素可能具有較高的激發(fā)能，其激發(fā)能超過了中子的結(jié)合能，就有可能發(fā)射中子，這時發(fā)射的中子在時間上受P衰變過程的制約，稱為緩發(fā)中子。4、中子倍增系數(shù)的構(gòu)成及各項(xiàng)物理意義。(書中公式5-1-18?5-1-23)(P128)要維持現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的基本條件，就是在考慮

增系數(shù)”裂變損失的情況下，后一代總要大于等于前一代中子總數(shù)。相鄰兩代中子的總數(shù)之比為“中子倍增系數(shù)”7此代中子總數(shù)。k=—8前代中子總數(shù)維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)基本條件k〉1.其中，取J"為臨界k二8狀態(tài)；取“>”為超臨界狀態(tài)。在一個以天然鈾為核燃料的無限大的熱中子反應(yīng)堆中，中子倍增系數(shù)為：k_Jb'lP/—熱中子利用系數(shù)，可表示為=被裂變材料吸收的熱中子數(shù)J_熱中子總數(shù)—每個熱中子被235U俘獲后產(chǎn)生的中子數(shù)。若門每次裂變產(chǎn)生「個快中子，熱中子的裂變截面為°，其余過程還包括235U和238U的輻射俘獲（n,f丫）截面°故而：Y°+°y快中子增殖因子，可表示為O熱中子裂變產(chǎn)生的中子數(shù)快中子裂變產(chǎn)生的中子數(shù)+熱中子裂變產(chǎn)生的中子數(shù)>J_1p一逃脫共振俘獲的概率。熱中子裂變產(chǎn)生的中子數(shù)設(shè)P為中子不泄露的概率，則有限大小的中子倍增系數(shù)應(yīng)為：

顯然，k疽扁5、對反應(yīng)堆進(jìn)行控制的手段。（P129）反應(yīng)堆控制主要是控制堆內(nèi)中子的密度，從而改變.，用吸收中子截面很大的材料如鎘（Cd）keff和硼（B）做成的柱形棒作為控制棒，由它插入反應(yīng)堆活性區(qū)的深淺來控制中子密度。顯然，6、本章習(xí)題。（P136）5.1試計算一個235U核俘獲一個熱中子發(fā)生裂變所產(chǎn)生的裂變能。已知：△（0,1）=8.071MeV；A（92.235）=40.916MeV；△（56,141）=—79.980MeV；A（36,92）=—95.799MeV。Qf=A（0,1）+A（92.235）—Ia（56,141）+A（36,92）+3A（0,1）］=40.916+79.980+95.799—2x8.07=200.55MeV5.2永玻j全部發(fā)生裂變時所放出的能量相當(dāng)于g多少煤燃燒放出的能量。已知一個碳原子燃燒時放出4eV能量。答：］心町放出能量相當(dāng)于燃煤的噸數(shù)：1Kg匕3-UQ12m2.0x108=2.55x103Tx103x—。=x10=2.55x103T原子核裂變成兩個初級碎片，初級碎片是不穩(wěn)定的原子核，會直接發(fā)射中子，發(fā)射中子后仍處于激發(fā)態(tài)的碎片進(jìn)一步發(fā)射Y光子退激，在上述過程中發(fā)射的中子和Y光子都是在裂變后小于10-16s的短時間內(nèi)完成的，稱為瞬發(fā)中子。連續(xù)的P衰變過程中，有些核素可能具有較高的激發(fā)能，其激發(fā)能超過了中子的結(jié)合能，就有可能發(fā)射中子，這時發(fā)射的中子在時間上受P衰變過程的制約，稱為緩發(fā)中子。緩發(fā)中子使反應(yīng)堆周期T大大延長了，故而緩發(fā)中子在反應(yīng)堆的控制中起決定的作用。=123瓦的增殖反應(yīng)式。=1答：一.一.?..n+232ThT233Th—^^233Pa—^^233U90909192.l=j5.地球表面海水總量約為1018噸，海水中氫原子數(shù)與氘原子數(shù)之比為1睥。4,試計算海水中蘊(yùn)藏的1?1.5x10-4l=J氘聚變能的總量（用焦耳表示）。l=jl=JW=W=6.02X1023x]0]8X106x1.5X10-4x-x43.15X1.602x10-13J=1.04x1032J1.007976第六章輻射與物質(zhì)的相互作用1、關(guān)于重帶電粒子電離能量損失率Bethe公式的理解和應(yīng)用。重帶電粒子電離能量損失率稱為粒子的比能損失，定義式為：odES=—dx由電離損失,和輻射損失S構(gòu)成，即SSionraddEdES=S.+S=(—).+(—)〃ionrad