2022-2023学年高二物理竞赛课件：原子核反应

原子核反应 原子核反应 衰变也是一种核反应； 入射粒子与稳定或长寿命原子核的相互作用而造成的核改变。 核反应： 这里通常指高能粒子轰击 一靶核所引起的变化。 第一次人工核反应 入射粒子： 质子、中子、 粒子、 射线 若入射粒子是比 粒子更重的离子，所引起的反应称为重离子核反应。 由 射线所引起的反应称为光核反应。 入射粒子的能量： 例：河北省磁山遗迹中发现有古时的粟。一些这种粟的样品中含有1克的碳，它的活度经测定为 ，求这些粟的年龄。 解： 这些粟的样品活着的时候，活度应为 分类： ①按出射粒子和入射粒子的相同、不同 散射：出射粒子与入射粒子相同 核转变：出射粒子与入射粒子不同 ②按作用机制 复合核过程： 入射粒子与靶核内的所有核子经过多次碰撞达到热平衡后能量再次集中在少数粒子上出射的过程。 直接反应过程： 入射粒子只与靶核内少数粒子进行一次或少数次作用，其他核子不介入的过程。 常发生在入射粒子能量较高时 一、核反应的能量 常见的典型核反应可表示为： 反应物 X 靶核 入射粒子 出射粒子 Y 剩余核 生成物 反应能Q： 生成物与反应物的动能之差 在相对于靶核静止的参照系中 由质能守恒关系： 即反应物与生成物的静能之差 讨论： （1）因反应前后总电荷不变， 为原子的质量， 为原子核的质量， （2）反应能Q可正可负 Q>0，为放能反应 Q<0，为吸能反应 例如，卢瑟福用 粒子撞击氮核的核反应 吸能反应 二、原子核的裂变反应 1、定义 较大质量的重核分裂成中等质量的原子核的现象。 例如：一种可能的铀裂变反应 讨论： ①常伴随有 衰变 例如：铀核的另一种裂变反应 2、分类 自发裂变： 核素能够自身裂变的现象。 天然核素发生的几率极小，几乎不可能 人造核素的自身裂变逐渐增大 诱发裂变： 入射粒子与重核粒子作用发生的一种反应过程。 ②链式反应 放出多于2个中子，若被其他铀核吸收，又会引起新的裂变，裂变持续下去，即为链式反应。 原子弹：反应是发散的，不可控的 反应堆：在受控条件下，每次裂变只有一个中子引起新的裂变，维持稳定的链式反应 3、裂变的特点 （1）反应释放出很大的能量； 例如： 分裂成2个中等核可放出的能量 分成92个质子和146个中子，需能量： 组成中等核具有的能量： 可放出的能量 （2）裂变产物的质量数分布范围广； 碎片中的电荷数不等，分布较广 （3）裂变产物中含有过多的中子； （4）不同的核，中子不同，产生的反应截面不同。 可诱发链式反应，也可通过 衰变成为稳定核 反应截面： 原子核与微观粒子发生相互作用时所引起的核反应可能性大小的度量。 三、原子核的聚变反应 1、定义 由轻原子核聚合而成较大原子核的现象。 聚变的特点 （1）反应可释放出更大的能量； 在氘核聚变中，每个氘核放出：7.2MeV 每个核子放出：3.6MeV 在 裂变中，平均每个核子放出： （2）可供聚变材料十分丰富； （3）环保 7000个氢原子中有一个氘原子 氦核是稳定核，没有放射性，不污染环境 $