第1部分反應堆的核物理基礎核電廠管理類員工核電基礎理論培訓——《核反應堆物理》主要內容1.1物質的組成1.2原子核的衰變1.3結合能與原子核的穩定性1.4中子與原子核的相互作用1.5核截面和核反應率1.6核反應的共振現象1.7核裂變反應1.1物質的組成物質的組成宇宙中任何物質都是由多種元素的原子組成的。原子是保持物質化學性質的最小粒子。原子不是物質組成的最基本的單位，原子并不是不可再分的最小微粒。原子核的組成原子由原子核和核周圍的電子組成。原子核帶正電，電子帶負電，原子是電中性的。原子核是由質子p和中子n組成的，質子帶一個單位的正電荷，中子不帶電。原子核的組成實驗證實，原子全部質量幾乎都集中在原子核中。1960年，國際物理學會議規定，1個原子質量單位(u)定義為中性的12C原子質量的1/12。1u＝(1.6605655±0.0000086)×10-27kg。以kg為單位的Mp=1.672648×10-27kg，Mn=1.674954×10-27kg。由此可見，中子稍重于質子。電子的質量Me＝0.000549u。元素質子數相同的原子統稱為元素，原子核中質子數稱為原子序數。約定：A-核子數，N-中子數，Z-質子數，則：A=N+Z，A、N和Z都為正整數。Z稱原子序數，即在元素周期表中的位置，也即原子核內的質子數，正電荷數。A：核子數（中子數＋質子數），原子的質量數。132質量數質子數中子數=質量數-質子數核子元素周期表同位素含相同質子數和不同質量數的原子核的元素。多數元素都有幾種同位素，同位素的化學性質基本相同，核物理特性不同。例如：235U和238U：熱中子轟擊235U，原子核分裂成兩個碎片；而238U不能產生裂變反應，它俘獲中子后生成239U，經過兩次β-衰變而轉化為239Pu；235U和238U具有不同的核特性，但化學性質卻很相似。天然鈾的同位素成份質量數豐度,%同位素質量鈾2340.0055234.0410鈾2350.720235.0439鈾23899.274238.0508核素核素指具有特定原子序數（即質子數）、質量數（即核子數）和核能態，而且其平均壽命長到足以被觀察到的一類原子。核子數、中子數、質子數和能態只要有一個不同，就是不同的核素。例如：兩種核素，A同，Z、N不同。兩種核素，N同，A、Z不同。兩種核素，Z同，A、N不同。核素圖及β穩定曲線核素圖β穩定曲線核力在原子核中，質子和質子之間存在著靜電斥力，核子（質子和中子的總稱）之間還存在著一種引力，稱之為“核力”。核力具有以下特性：1）核力的近程性

核子間只有在極短距離時才有核力的作用，其作用距離為飛米（fm）（10-15m）數量級；核子間距離在0.8～2.0fm范圍內，核力呈現較強的吸引力；核子間距離小于0.4fm時，核力表現為斥力；當核子間距離超過4～5fm時，核力急劇減小為零。核力2）核力的飽和性原子核中每個核子只與它鄰近的有限數目的幾個核子發生相互作用，而不與核內所有的其它核子都發生相互作用。3）核力與電荷無關性質子-質子、中子-中子和質子-中子的核力大致相等，與電荷無關。

4）核力是強作用力事實表明，核力約比庫侖力大兩個數量級。1.2原子核的衰變核素的不穩定性能自發地發射各種射線的核素稱為放射性核素，也稱不穩定核素。放射性核素以一定的速率進行自發的變化。這里的不穩定，指這些核要進行自發衰變，放出β±、、γ射線或中子。不穩定的核放出一個特征粒子轉化為不同的核，新核可以是(或不是)放射性的。從釙(原子序數84)開始的高原子量元素，例如88Ra、90Th和92U，則全部由不穩定的放射性核素所組成，這部分核素也稱為天然放射性核素。人工制造出來的元素，則都是不穩定的，這部分核素也稱為人工放射性核素。

、、射線特點分別叫做、、射線：射線是氦核,帶正電荷,貫穿本領小；射線是高速電子流,帶負電,貫穿本領較大；射線是波長很短的電磁波,貫穿本領大。早期科學家研究放射性現象發現，射線有三種成份：一種在磁場中偏轉，與帶正電荷離子流相同；一種在磁場中偏轉，與帶負電荷離子流相同；一種在磁場中不偏轉。放射性原子核自發地發射各種射線的現象，稱為放射性。放射性現象與核外電子狀態的改變關系很小。放射性現象與原子核的衰變密切相關。原子核的衰變：在沒有外界影響的情況下，原子核自發地發射粒子并發生改變的現象。

、、射線特點、、射線的貫穿能力衰變類型衰變：不穩定核發射粒子而發生的變化。

放射性核素一般為重核，質量數>140

衰變放出的粒子能量在4～9MeV范圍

衰變半衰期范圍很寬，10-7s～1015a衰變基本特點：BeforeParentA