核安全綜合知識(shí)

核安全綜合知識(shí)注冊(cè)核安全工程師考試復(fù)習(xí)2008年5月《核安全綜合知識(shí)》第一章原子核物理基礎(chǔ)考試要求熟悉原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)熟悉放射性的概念、衰變及其規(guī)律熟悉射線及其與物質(zhì)的相互作用掌握核反應(yīng)的類型了解核裂變及其裂變反應(yīng)的知識(shí)《核安全綜合知識(shí)》第一章的考試要求：復(fù)習(xí)內(nèi)容1.1原子和原子核的基本性質(zhì)1.2原子核的放射性1.3射線及其與物質(zhì)相互作用1.4原子核反應(yīng)1.5核裂變及核能的利用《核安全綜合知識(shí)》1.1原子和原子核的基本性質(zhì)知識(shí)要點(diǎn)：原子與原子核原子的殼層結(jié)構(gòu)原子核的組成及其穩(wěn)定性原子核的大小原子核的結(jié)合能《核安全綜合知識(shí)》原子和原子核（1）知識(shí)要點(diǎn)：原子、原子核、同位素1896年法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾(A.H.Becquerel)發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象，人類第一次觀察到核變化，這一重大發(fā)現(xiàn)是原子核物理的開端。萬物是由原子、分子構(gòu)成，每一種原子對(duì)應(yīng)一種化學(xué)元素。目前，人們已知一百多種元素。1911年盧瑟福根據(jù)α粒子的散射實(shí)驗(yàn)提出了，即原子由原子核和核外電子組成的假設(shè)。核外電子的運(yùn)動(dòng)構(gòu)成了原子物理學(xué)的主要內(nèi)容，而原子核成了原子核物理學(xué)的主要研究對(duì)象。原子和原子核是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)層次，但也是互相關(guān)聯(lián)又涇渭分明的兩個(gè)層次?！逗税踩C合知識(shí)》原子和原子核（2）電子帶負(fù)電荷，電子電荷的值為：e=1.60217733x10-19C，且電荷是量子化的，即任何電荷只能是e的整倍數(shù)。電子的質(zhì)量為me=9.1093897x10-31kg。原子核帶正電荷，集中了原子的全部正電荷。

原子的大小是由核外運(yùn)動(dòng)的電子所占的空間范圍來表征，原子可以設(shè)想為電子在以原子核為中心的、距核非常遠(yuǎn)的若干軌道上運(yùn)行。原子的大小半徑約為10-8cm的量級(jí)。原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)超過核外電子的總質(zhì)量，原子的質(zhì)量中心與原子核的質(zhì)量中心非常接近。原子核的限度只有幾十飛米(1fm=10-15m=10-13cm)，而密度高達(dá)108t.cm-3

。物質(zhì)的許多化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)、光譜特性基本上只與核外電子有關(guān)；而放射現(xiàn)象則主要與原子核有關(guān)。《核安全綜合知識(shí)》原子和原子核（3）單選題例：原子物理學(xué)的主要內(nèi)容是（A）。A核外電子的運(yùn)動(dòng),B原子核的裂變，C原子核的衰變，D原子核中核子間的運(yùn)動(dòng)。

多選題例：原子由原子核和核外電子組成，其中(ABCDE)。A電子帶負(fù)電荷，B原子核集中了原子的全部正電荷，C原子的大小半徑約為10-8cm的量級(jí)，D原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)超過核外電子的總質(zhì)量，E原子核的限度只有幾十飛米?！逗税踩C合知識(shí)》原子的殼層結(jié)構(gòu)（1）知識(shí)要點(diǎn)：原子的殼層、能級(jí)、躍遷原子的核外電子稱為軌道電子。原子的軌道電子離核的距離是不能取任意值的，這是微觀世界的量子特性的一種表現(xiàn)。電子軌道按照一定的規(guī)律形成彼此分離的殼層。最靠近核的一個(gè)殼層稱為K層，在他的外面依次為L(zhǎng)、M、N、O殼層等，以此類推。通常用量子數(shù)n(n=1,2,3…)代表殼層，并分別對(duì)應(yīng)K、L、M、N、O，…殼層。每個(gè)殼層可容納2n2個(gè)電子。除了K層以外，其他殼層又可分成(2l+1，l=n-1)個(gè)支殼層，l是描述電子軌道的量子數(shù)。出于不同殼層的電子具有不同的位能，當(dāng)電子從無窮遠(yuǎn)處移動(dòng)到靠近原子核的位置時(shí)是電場(chǎng)力作功，K層的能級(jí)最低。能級(jí)的能量大小就等于該殼層電子的結(jié)合能，要使該殼層電子脫離核的束縛成為自由電子所需做的功。結(jié)合能是負(fù)值，通常以KeV為單位，K殼層電子的結(jié)合能的絕對(duì)值最大?！逗税踩C合知識(shí)》原子的殼層結(jié)構(gòu)（2）用n，l，j三個(gè)量子數(shù)來描述不同的能級(jí)。其中n=1，2，3，…；l=0，1，2，…，(n-1)是與電子的軌道運(yùn)動(dòng)相關(guān)的量子數(shù)，而j是與電子的自旋運(yùn)動(dòng)相關(guān)的量子數(shù)，j與l的關(guān)系是j=|l±1/2|。n，l，j三個(gè)量子數(shù)的不同組合區(qū)別軌道電子不同的支殼層。每個(gè)支殼層最多可容納(2j+1)個(gè)電子。在正常情況下，電子先充滿較低能級(jí)，但當(dāng)原子受到內(nèi)在原因或外來因素的作用時(shí)，低能級(jí)的電子可以被激發(fā)到高能級(jí)上（稱激發(fā)過程），或電子被電離到原子的殼層之外（稱電離過程），高能級(jí)電子就會(huì)躍遷到低能級(jí)上留下的空位上，并以電磁輻射的形式釋放一個(gè)光子。發(fā)生內(nèi)層電子躍遷時(shí)，發(fā)射的光子能量較高，而且不同元素的原子均有不同特定的能量，所以通常又稱作特征X射線，其能量計(jì)算公式為：EX=hc/λ=E1-E2，式中h=6.6260755x10-34J.s；光速c=2.997925x108m/s；E1和E2分別是躍遷前后兩個(gè)能級(jí)的能量。K系特征線是由K殼層之外的電子躍遷到K層空位式發(fā)射的特征X射線，同樣還有L系、M系特征X射線等，躍遷還需要滿足特定的選擇定則。《核安全綜合知識(shí)》原子的殼層結(jié)構(gòu)（3）單選題例：原子的核外電子稱為（B）。A自由電子，B軌道電子，C俄歇電子，D康普頓電子。

多選題例：電子軌道按照一定的規(guī)律形成彼此分離的殼層，其中各層最多可容納的電子數(shù)分別是(BCE)。AK層1個(gè)，BK層2個(gè)，CL層8個(gè)，DM層10個(gè)，EM層18個(gè)。《核安全綜合知識(shí)》原子核的組成及其穩(wěn)定性（1）知識(shí)要點(diǎn)：核的組成、核素/同位素/同質(zhì)異能素、核的穩(wěn)定性1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子，海森堡提出原子核由質(zhì)子和中子組成的假設(shè)。中子為中性粒子，質(zhì)子為帶有單位正電荷的粒子。

中子和質(zhì)子的質(zhì)量相差甚微，它們的質(zhì)量分別為：mn=1.00866492u，mp=1.00727646u，u為原子質(zhì)量單位。1960年國(guó)際上規(guī)定把碳-12(12C)原子質(zhì)量的1/12定義為原子質(zhì)量單位，用u表示，1u=1.6605402±0.0000010x10-27kg=931.494013MeV/c2。任何一個(gè)原子核都可以由符號(hào)AZXN表示，N是核內(nèi)中子數(shù)，Z是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)或電荷數(shù)，A是核內(nèi)的核子數(shù)或核的質(zhì)量數(shù)，X是該原子核對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)。事實(shí)上，只要元素符號(hào)X確定后，該元素的電荷數(shù)就已經(jīng)確定，所以符號(hào)AX足以表示一個(gè)特定的核。中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同的原子核稱為一種核素。具有相同原子序數(shù)但質(zhì)量數(shù)不同的核素稱為某元素的同位素。16O,17O,18O的天然豐度比是：99.756%、0.039%、0.205%。壽命較長(zhǎng)的激發(fā)態(tài)原子核稱為基態(tài)原子核的同質(zhì)異能素或同核異能素。同質(zhì)異能素所處的能態(tài)又稱同質(zhì)異能態(tài)，如：87mSr，87Sr。

《核安全綜合知識(shí)》原子核的組成及其穩(wěn)定性（2）根據(jù)原子核的穩(wěn)定性，可以把核素分為穩(wěn)定的核素和不穩(wěn)定的放射性核素。原子核的穩(wěn)定性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的比例存在密切的關(guān)系。核素圖必須是一個(gè)含有N-Z數(shù)的兩維圖。在現(xiàn)代核素圖上，既包括了天然存在的332個(gè)核素(其中280多個(gè)是穩(wěn)定核素)，也包括了自1934年以來人工制造的1600多個(gè)放射性核素，一共約2000個(gè)核素。在β穩(wěn)定核素分布圖上，相同中子數(shù)N的核素是同中異荷素；在N和Z軸截距相等的直線上的核素是同量異位素。在Z<20的輕核時(shí)，穩(wěn)定核位于N=Z的直線附近;Z為中等核時(shí)，穩(wěn)定核位于N/Z~1.4的位置；Z~90的重核，穩(wěn)定核位于N/Z~1.6的位置。在β穩(wěn)定核素分布圖上，相對(duì)于穩(wěn)定曲線而言，中子數(shù)過多或偏少都是不穩(wěn)定的。位于穩(wěn)定曲線偏N增大的區(qū)域的核素是豐中子核素，易發(fā)生β-衰變，位于穩(wěn)定曲線偏Z增大的區(qū)域的核素是缺中子核素，易發(fā)生β+衰變?！逗税踩C合知識(shí)》原子核的組成及其穩(wěn)定性（3）核素圖

β穩(wěn)定核素分布圖《核安全綜合知識(shí)》原子核的組成及其穩(wěn)定性（4）由于庫(kù)侖力是長(zhǎng)程相互作用力，它能作用于核內(nèi)的所有質(zhì)子；而核力是短程力，只作用與相鄰的核子。隨Z（A）的增加，穩(wěn)定核的中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)越來越多，越來越偏離Z=N的直線。當(dāng)Z大到一定程度，穩(wěn)定核素不復(fù)存在。當(dāng)原子核的中子數(shù)或質(zhì)子數(shù)為2，8，20，28，50，82和中子數(shù)為126時(shí)，原子核特別穩(wěn)定。上述數(shù)目稱為“幻數(shù)”，核內(nèi)中子或質(zhì)子滿足幻數(shù)條件的原子核稱為“幻核”。。原子核的穩(wěn)定性還與核內(nèi)質(zhì)子和中子的奇偶性有關(guān)，自然界存在的穩(wěn)定核素共270多種，若包括半衰期109年以上的核素則為284種，其中偶偶(e-e)核166種，偶奇(e-o)核56種，奇偶(o-e)核53種，奇奇(o-o)核9種?！逗税踩C合知識(shí)》原子核的組成及其穩(wěn)定性（5）單選題例：-天然存在的核素的個(gè)數(shù)為（B）A280,B332,C1600，D2000。-Z為90左右的重核，穩(wěn)定核的中子和質(zhì)子的比例約為（C）A0.8,B1.0,C1.6，D1.8。-豐中子β不穩(wěn)定核素，易發(fā)生（A）。Aβ-衰變,Bβ+衰變,C軌道電子俘獲，E光合作用多選題例：

-幻核的質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為（ABCD）。A2,B8,C20,D28,E92

-若半衰期109年以上的核素被認(rèn)為是穩(wěn)定核素，那么自然界存在的穩(wěn)定核素中有(ABCD)。A偶偶(e-e)核166種,B偶奇(e-o)核56種,C奇偶(o-e)核53種，D奇奇(o-o)核9種,E半衰期109年以上的核素284種《核安全綜合知識(shí)》原子核的大?。?）知識(shí)要點(diǎn)：核的核力半徑、電荷半徑、核物質(zhì)密度最早研究原子核的大小是盧瑟福和查德威克。他們用質(zhì)子或α粒子去轟擊各種原子核。根據(jù)這一方法，發(fā)現(xiàn)輕原子核的的半徑遵從如下的規(guī)律：R=r0A1/3，r0=1.2fm。單位體積內(nèi)的核子數(shù)稱為原子核的密度，其值等于常數(shù),表明只要核子結(jié)合成原子核,其密度都是相同的，這就形成核物質(zhì)的概念。在每立厘米體積中竟有近3億噸(2.3億噸）的核物質(zhì)。其后，出現(xiàn)了許多其他更精確的測(cè)量方法。如用中子衍射截面測(cè)量原子核的大?。ê肆Π霃剑挥酶吣茈娮由⑸錅y(cè)量原子核的大小及電荷形狀因子（電荷分布半徑）等等。并依據(jù)所采用的方法，分別給出電荷半徑或核力半徑。原子核半徑R與A1/3成正比,而其比例常數(shù)r0的最近數(shù)據(jù)為:

r0=（1.2±0.3）fm，電荷分布半徑；

r0=（1.4±0.1）fm，核力半徑。

《核安全綜合知識(shí)》原子核的大?。?）單選題例：-核物質(zhì)的密度約為（D）t/cm3。

A3萬,B3百萬，C3千萬,D3億。-原子核半徑的范圍約為(D)A1-10mm,B1-10μm,C1-10nm,D1-10fm多選題例：測(cè)量原子核電荷半徑或核力半徑的主要方法包括(ABCD)A中子衍射,B高能電子散射,Cα粒子散射，

D質(zhì)子散射，

E紫外線成像?！逗税踩C合知識(shí)》原子核的結(jié)合能（1）知識(shí)要點(diǎn)：質(zhì)能聯(lián)系定律、質(zhì)量虧損、核的結(jié)合能與比結(jié)合能E=mc2稱為質(zhì)能關(guān)系式，也就是質(zhì)能聯(lián)系定律。原子核的質(zhì)量虧損為組成原子核的個(gè)質(zhì)子和個(gè)中子的質(zhì)量與該原子核的質(zhì)量之差。從原子核的質(zhì)量虧損的定義可以明確的看出，所有的核都存在質(zhì)量虧損，即⊿m（Z,A）>0。⊿m（Z,A）=Zmp+(A-Z)mn-m(Z,A)

，其中

m（Z,A）為電荷數(shù)為、質(zhì)量數(shù)為的原子核的質(zhì)量。既然原子核的質(zhì)量虧損⊿m（Z,A）>0

，由質(zhì)能關(guān)系式，那么相應(yīng)能量的減少就是⊿

E=⊿mc2

>0

。這表明核子結(jié)合成原子核時(shí)，會(huì)釋放出能量，這個(gè)能量稱之為結(jié)合能。一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子組成氘核時(shí)，會(huì)釋放一部分能量2.225MeV,這就是氘的結(jié)合能。它已為精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)量所證明。實(shí)驗(yàn)還證實(shí)了它的逆過程：當(dāng)有能量為2.225MeV的光子照射氘核時(shí),氘核將一分為兩,飛出質(zhì)子和中子?！逗税踩C合知識(shí)》原子核的結(jié)合能（2）結(jié)合能:B(Z,A)=⊿mc2

比結(jié)合能:ε(Z,A)=B(Z,A)/A=⊿mc2/A

比結(jié)合能的物理意義為原子核拆散成自由核子時(shí)，外界對(duì)每個(gè)核子所做的最小的平均功，或者說，它表示核子結(jié)合成原子核時(shí)，平均一個(gè)核子所釋放的能量。比結(jié)合能表征了原子核結(jié)合的松緊程度。比結(jié)合能大，原子核結(jié)合緊，穩(wěn)定性高；比結(jié)合能小，結(jié)合松，穩(wěn)定性差。《核安全綜合知識(shí)》原子核的結(jié)合能（3）當(dāng)結(jié)合能小的核變成結(jié)合能大的核，即當(dāng)結(jié)合得比較松的核變到結(jié)合得緊的核，就會(huì)釋放能量。從比結(jié)合能曲線可以看出,有兩個(gè)途徑可以獲得能量：重核裂變，即一個(gè)重核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的核；輕核聚變，即兩個(gè)輕核融合為一個(gè)較重質(zhì)量的核。人們依靠重核裂變的原理制造出原子反應(yīng)堆與原子彈，依靠輕核聚變的原理制造出氫彈和人們正在探索的可控聚變反應(yīng)。所謂原子能，主要是指原子核結(jié)合能發(fā)生變化時(shí)釋放的能量?！逗税踩C合知識(shí)》原子核的結(jié)合能（4）

《核安全綜合知識(shí)》原子核的結(jié)合能（5）單選題例：

一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘原子核時(shí)，會(huì)（B）的能量。

A吸收2.225MeV，B釋放出2.225MeV，

C吸收14.1MeV，釋放出17.6MeV

在原子核的質(zhì)量虧損算式中，m(Z,A)為的原子核的（B）。

A核子數(shù)，B核質(zhì)量,C中子數(shù)，D原子序數(shù)組成氘核的質(zhì)子和中子質(zhì)量之和（C）氘核的質(zhì)量。

A小于,B等于，C大于，D等于兩個(gè)

E=mc2稱為(A)定律。

A質(zhì)能聯(lián)系,B萬有引力，C宇稱守恒，D庫(kù)侖

多選題例：原子能是指原子核結(jié)合能發(fā)生變化時(shí)釋放的能量，原子能利用的實(shí)例有（ABC）。

A核反應(yīng)堆，B原子彈，C氫彈，D激光器，E氫氣復(fù)合器《核安全綜合知識(shí)》1.2原子核的放射性知識(shí)要點(diǎn)：原子核的衰變與放射性核素放射性衰變的基本規(guī)律放射系放射規(guī)律的應(yīng)用《核安全綜合知識(shí)》原子核的衰變與放射性核素（1）知識(shí)要點(diǎn)：放射性核素、核衰變、衰變綱圖不穩(wěn)定核素是指其原子核會(huì)自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種原子核或另一種狀態(tài)并伴隨一些粒子或碎片的發(fā)射，它又稱為放射性原子核。在無外界影響下，原子核自發(fā)地發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱為原子核的衰變，核衰變有多種形式，如α衰變，β衰變，γ衰變，還有自發(fā)裂變及發(fā)射中子、質(zhì)子的蛻變過程。不穩(wěn)定原子核會(huì)自發(fā)地發(fā)生衰變?？梢愿鶕?jù)衰變綱圖和同位素表提供的資料，選取有用的數(shù)據(jù)。衰變綱圖中粗實(shí)橫劃線的態(tài)代表原子核基態(tài)，細(xì)實(shí)橫劃線的態(tài)代表原子核的激發(fā)態(tài)，箭頭向左表示原子序數(shù)減少，向右表示增加。箭頭線上標(biāo)示了放射粒子的類型及其動(dòng)能或者動(dòng)能最大值，圖中百分?jǐn)?shù)代表該種衰變所占的比例（又叫分支比）?！逗税踩C合知識(shí)》原子核的衰變與放射性核素（2）

(a) (b)一些核素的衰變綱圖《核安全綜合知識(shí)》原子核的衰變與放射性核素（3）單選題例：在無外界影響下，原子核自發(fā)地發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱原子核的（A）

A衰變，B誘發(fā)裂變，C聚變，D散裂。會(huì)自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種原子核或另一種狀態(tài)并伴隨發(fā)射一些粒子或碎片的原子核是(B)A散射靶核，B放射性原子核，C裂變核，D散裂核多選題例：

原子核衰變有多種形式，如（ABCDE）。

Aα衰變，Bβ衰變，Cγ衰變，

D自發(fā)裂變,E發(fā)射質(zhì)子的蛻變《核安全綜合知識(shí)》放射性衰變的基本規(guī)律（1）知識(shí)要點(diǎn)：指數(shù)衰變規(guī)律、衰變常數(shù)/半衰期/平均壽命、放射性活度實(shí)驗(yàn)表明，任何放射性物質(zhì)在單獨(dú)存在時(shí)都服從相同的指數(shù)衰減規(guī)律。指數(shù)衰減規(guī)律不僅適用于單一放射性衰變，而且對(duì)于同時(shí)存在分支衰變的過程，指數(shù)衰減規(guī)律也是適用的，這是一個(gè)普遍的規(guī)律。指數(shù)衰減規(guī)律:N(t)=N0e-λt對(duì)各種不同的核素來說，它們衰變的快慢又各不相同，這反映在它們的衰變常數(shù)λ（或半衰期/平均壽命）各不相同，所以衰變常數(shù)又反映了它們的個(gè)性。應(yīng)該指出，放射性指數(shù)衰減規(guī)律是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，它是由大量的全同原子核參與衰變而得到的。對(duì)于單個(gè)原子核的衰變，只能說它具有一定的衰變概率λ，而不能確切地確定它何時(shí)發(fā)生衰變。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用加壓、加熱、加電磁場(chǎng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等物理或化學(xué)手段不能改變指數(shù)衰減規(guī)律，也不能改變其衰變常數(shù)。這表明，放射性衰變是由原子核內(nèi)部運(yùn)動(dòng)規(guī)律所決定的《核安全綜合知識(shí)》放射性衰變的基本規(guī)律（2）衰變常數(shù)λ是單位時(shí)間內(nèi)（單一放射性物質(zhì)）一個(gè)原子核發(fā)生衰變的概率，其單位為時(shí)間的倒數(shù)：s-1，min-1，h-1，d-1，a-1等。衰變常數(shù)表征該放射性核素衰變的快慢，λ越大，衰變?cè)娇?；越小，衰變?cè)铰?。?shí)驗(yàn)指出，每種放射性核素都有確定的衰變常數(shù)，衰變常數(shù)λ的大小與這種核素如何形成的或何時(shí)形成的都無關(guān)。

如果一種核素同時(shí)有幾種衰變模式，如圖1-5(b)中137Cs有兩種β－衰變，還有一些放射性同位素同時(shí)放射α和β粒子等，則這核素的總衰常數(shù)是各個(gè)分支衰變常數(shù)之和，即：λ=∑λi定義分支比Ri為第個(gè)分支衰變?cè)诳偹プ冎兴嫉谋壤?/p>

:Ri=λi/λ=λi/∑λi

《核安全綜合知識(shí)》放射性衰變的基本規(guī)律（3）放射性核素衰變掉一半所需要的時(shí)間，叫做該放射性核素的半衰期T1/2，單位為s，min，h，d，a等。根據(jù)指數(shù)衰變規(guī)律，可得：T1/2=ln2/λ=0.693/λ還可以用平均壽命τ來量度衰變的快慢，τ簡(jiǎn)稱壽命。

τ=∫tλN(t)dt/N0=1/λ=1.44T1/2平均壽命比半衰期長(zhǎng)一點(diǎn)，是的1.44倍。放射性核素的平均壽命表示經(jīng)過時(shí)間以后，剩下的核素?cái)?shù)目約為原來的37%。一個(gè)放射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)稱為它的放射性活度，通常用符號(hào)A表示。如果一個(gè)放射源在t時(shí)刻含有N(t)個(gè)放射性原子核，放射源核素的衰變常數(shù)為λ

，則這個(gè)放射源的放射性活度為

A(t)=-dN(t)/dt=λN(t)=A(0)e-λt上式可見，一個(gè)放射源的放射性活度也應(yīng)隨時(shí)間增加而指數(shù)地衰減。

《核安全綜合知識(shí)》放射性衰變的基本規(guī)律（4）由于歷史的原因，放射性活度采用居里(Ci)為單位。1950年，為了統(tǒng)一起見，國(guó)際上共同規(guī)定：一個(gè)放射源每秒鐘有3.7×1010次核衰變定義為一個(gè)居里，即：1Ci=3.7×1010s-1更小的單位有毫居里(1mCi=10-3Ci)和微居里(1Ci=10-6Ci)。在1975年國(guó)際計(jì)量大會(huì)(GeneralConferenceonWeightsandMeasures)上，規(guī)定了放射性活度的SI單位叫Bq(貝克［勒爾］)，1Bq=1s-1

應(yīng)該指出，放射性活度僅僅是指單位時(shí)間內(nèi)原子核衰變的數(shù)目，而不是指在衰變過程中放射出的粒子數(shù)目。在實(shí)際工作中除放射性活度外，還經(jīng)常用到“比放射性活度”或“比活度”的概念。比放射性活度就是單位質(zhì)量放射源的放射性活度，即：

a=A/m，式中m為放射源的質(zhì)量，比放射性活度的單位為Bq/g

衡量一個(gè)放射源或放射性樣品的放射性的強(qiáng)弱的物理量，除放射性活度外，還常用“衰變率”這一概念。設(shè)時(shí)刻放射性樣品中，某一放射性核素的原子核數(shù)為，該放射性核素的衰變常數(shù)為，我們把這個(gè)放射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的核的數(shù)目稱為衰變率，則J(t)=λN(t)。

《核安全綜合知識(shí)》放射性衰變的基本規(guī)律（5）單選題例：1微居里等于（A）Bq。

A3.7x104，B3.7x107，C3.7x1010，D3.7x1012

平均壽命是半衰期（C）倍。

A0.5，B0.693，C1.44，D2λ的單位或量綱為（B）。

A時(shí)間，B時(shí)間的倒數(shù)，C長(zhǎng)度，D長(zhǎng)度的倒數(shù)

多選題例：（ABCDE）手段不能改變放射性核素的衰變常數(shù)。

A加壓，B加熱，C加電磁場(chǎng)，D機(jī)械運(yùn)動(dòng)，E化學(xué)反應(yīng)

表征該放射性核素衰變的快慢的參數(shù)是（ACD）。

A衰變常數(shù)，B射線能量，C平均壽命，

D半衰期，E平均自由程

《核安全綜合知識(shí)》放射系（1）知識(shí)要點(diǎn)：天然存在的釷系、鈾系、錒系及人造镎系地球年齡約為10億年(即109年)。目前還能存在于地球上的放射性核素都只能維系在三個(gè)處于長(zhǎng)期平衡狀態(tài)的放射系中。這些放射系的第一個(gè)核素的半衰期都很長(zhǎng)，和地球的年齡相近或比它更長(zhǎng)。如釷系(4n)的,半衰期為1.41×1010a；釷系從232Th開始，經(jīng)過連續(xù)10次衰變，最后到達(dá)穩(wěn)定核素208Pb。由于的質(zhì)量數(shù)=232=4×58，是4的整倍數(shù)，故稱4n系。鈾系(4n+2)的，半衰期為4.47×109a；鈾系由238U開始,經(jīng)過14次連續(xù)衰變而到達(dá)穩(wěn)定核素206Pb。該系的核素，其質(zhì)量數(shù)皆為4n+2，故稱4n+2系錒-鈾系(4n+3)的，其半衰期為7.04×108a；錒-鈾系是從235U開始的，經(jīng)過11次連續(xù)衰變，到達(dá)穩(wěn)定核素207Pb。該系核素的質(zhì)量數(shù)可表示為4n+3系。雖然在三個(gè)放射系中的其他核素，在單獨(dú)存在時(shí)，衰變都較快，但它們維系在長(zhǎng)期平衡體系內(nèi)時(shí)，都按第一個(gè)核素的半衰期衰變，因此可保存至今。在天然存在的放射系中，缺少了4n+1系。后來，由人工方法才發(fā)現(xiàn)了這一放射系，以其中半衰期最長(zhǎng)的（镎）命名，稱為镎系。Np的半衰期為2.14×106a?！逗税踩C合知識(shí)》放射系（2）單選題例：錒鈾放射系又稱為（D）系。A4n，B4n+1，C4n+2，D4n+3由人工方法發(fā)現(xiàn)的4n+1放射系稱為镎系，其中半衰期最長(zhǎng)核素23793Np的半衰期為(A)。

A2.14×106a,B7.04×108a,C4.47×109a,D1.41×1010a

多選題例：地球上的原生放射性核素都只能維系在處于長(zhǎng)期平衡狀態(tài)的（ACD）放射系中

。

A錒-鈾系，B镎系，C鈾系，D釷系，E钚系《核安全綜合知識(shí)》放射規(guī)律的應(yīng)用（1）知識(shí)要點(diǎn)：放射源活度的確定、確定人工放射性制備時(shí)間放射源活度的確定:A(t)=λN(t),N(t)=MxNA/ANA=6.022x1023mol-1,A是放射源物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)。在人工制備放射源時(shí)，如果反應(yīng)堆中的中子注量率或加速器中帶電粒子束流強(qiáng)是恒定的，則制備的人工放射性核素的產(chǎn)生率是恒定的，而放射性核素同時(shí)又在衰變，因此它的數(shù)目變化率為N(t)=P(1-e-λt)/λ,P=Ntσ0

Φ

。式中Nt為樣品中被用于制備放射源的靶核的總數(shù)，而且認(rèn)為在輻照過程中保持恒定；σ0為靶核的熱中子截面；Φ為熱中子的注量率人工生成的放射性核數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，要達(dá)到飽和值，必須經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。需要半衰期的六七倍時(shí)間，即可得到放射性活度為的99%的放射源。如果再延長(zhǎng)時(shí)間，也只增加其中的1%而已，這是不合算的。單選題例：輻照生產(chǎn)放射性核數(shù)一般只需要照射半衰期的（C）倍時(shí)間，即可得到放射性活度為的99%的放射源。

A1-2，B3-4，C6-7，D9-10《核安全綜合知識(shí)》1.3射線及其與物質(zhì)相互作用知識(shí)要點(diǎn)：常用的核輻射類型及特征射線與物質(zhì)相互作用輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器《核安全綜合知識(shí)》常用的核輻射類型及特征（1）知識(shí)要點(diǎn)：α、β、γ射線及中子輻射的定義是指以波或粒子的形式向周圍空間或物質(zhì)發(fā)射并在其中傳播的能量（如聲輻射、熱輻射、電磁輻射、粒子輻射等）的統(tǒng)稱。物體受熱向周圍介質(zhì)發(fā)射熱量叫做熱輻射；受激原子退激時(shí)發(fā)射的紫外線或X射線叫做原子輻射；不穩(wěn)定的原子核發(fā)生衰變時(shí)發(fā)射出的微觀粒子叫做原子核輻射，簡(jiǎn)稱核輻射。通常論及的“輻射”概念是狹義的，僅指高能電磁輻射和粒子輻射。這種狹義的“輻射”又稱“射線”。核輻射粒子就其荷電性質(zhì)可以分為帶電粒子和非帶電粒子；就其質(zhì)量而言，可以分為輕粒子和重粒子；以及處于不同能區(qū)的電磁輻射。主要的有輻射、輻射、輻射和中子輻射等?！逗税踩C合知識(shí)》常用的核輻射類型及特征（2）α射線通常也稱α粒子，它是氦的原子核，由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成；核電荷數(shù)為+2，質(zhì)量為4。α粒子以符號(hào)42He表示。天然的α粒子來源于較重原子核的自發(fā)衰變，叫做α衰變。α衰變過程：AZX→A-4Z-2Y+42He；X、Y分別為母核和子核。原子核發(fā)射出的β射線有兩類：β-和β+射線。β-射線就是通常的電子，帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷，以符號(hào)e或e-表示，負(fù)電子是穩(wěn)定的。β+射線就是正電子，帶有一個(gè)單位的正電荷，以符號(hào)e+表示。兩種電子靜止質(zhì)量相同，其質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的1/1846?！逗税踩C合知識(shí)》常用的核輻射類型及特征（3）β粒子來源于原子核的β衰變，衰變有三種類型：β-衰變、β+衰變和軌道電子俘獲EC。β-衰變、β+衰變中發(fā)射的電子或正電子的能量是連續(xù)的，從0到極大值Eβ,max都有，圖1-7表示了β-

衰變中發(fā)射電子能量分布，對(duì)某核素的電子的最大動(dòng)能Eβ,max是確定的。X射線和γ射線都是一定能量范圍的電磁輻射，又稱光子輻射。光子靜止質(zhì)量為0，不帶任何電荷。單個(gè)光子的能量與輻射的頻率成正比，即,E=h，h為普朗克常數(shù)，它的數(shù)值等于6.626×10-34J·s。每一個(gè)光子的能量都是確定的，任何光子在真空中的速度都是相同的，即為光速C(3×108m/s)。X射線和γ射線的唯一區(qū)別是起源不同。從原子來說X射線來源于核外電子的躍遷,而γ射線來源于原子核本身高激發(fā)態(tài)向低激發(fā)態(tài)（或基態(tài)）的躍遷或粒子的湮滅輻射?！逗税踩C合知識(shí)》常用的核輻射類型及特征（4）中子是原子核組成成份之一，它不帶電荷，質(zhì)量數(shù)為1，比質(zhì)子略重。自由中子是不穩(wěn)定的，它可以自發(fā)地發(fā)生衰變，生成質(zhì)子、電子和反中微子，其半衰期為10.6分。中子的產(chǎn)生主要是通過核反應(yīng)或原子核自發(fā)裂變，基本上有三種方法：（1）同位素中子源；（2）加速器中子源；（3）反應(yīng)堆中子源。在用中子源產(chǎn)生中子時(shí)往往伴有射線或X射線產(chǎn)生，有的可能比較強(qiáng)。因此，在應(yīng)用和防護(hù)上不僅要考慮中子，而且也要考慮射線或X射線。中子在核科學(xué)的發(fā)展中起過極其重要的作用。由于中子的發(fā)現(xiàn)，提出了原子核是由質(zhì)子和中子組成的假說；中子不帶電，當(dāng)用它轟擊原子核時(shí)容易進(jìn)入原子核內(nèi)部引起核反應(yīng)。人們用核反應(yīng)制造出了許多新的核素。隨著中子活化分析、中子測(cè)水分、中子測(cè)井探礦、中子照相、中子輻射育種和中子治癌等技術(shù)廣泛的應(yīng)用，對(duì)中子的需求越來越多?！逗税踩C合知識(shí)》常用的核輻射類型及特征（5）單選題例：受激原子退激時(shí)發(fā)射的紫外線或X射線叫做（A）。

A原子輻射，B原子核輻射，C核輻射，D熱輻射電子的靜止質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的（A）。A1/1846，B4倍，C12倍，D1846倍β-射線是帶有一個(gè)單位(A)電子。

A負(fù)電荷的負(fù)，B正電荷的負(fù)，C正電荷的正，D負(fù)電荷的正多選題例：常見核輻射包括（ABCD）。

Aα輻射，Bβ輻射，Cγ輻射，D中子輻射，

E受激原子退激時(shí)發(fā)射的X射線β衰變包括（BCE）。

A韌致輻射，Bβ+衰變，Cβ-衰變，D光電效應(yīng)，

E軌道電子俘獲產(chǎn)生中子的基本方法有（ABC）

A同位素中子源，B加速器中子源，C反應(yīng)堆中子源，

D核磁共振，E電加熱《核安全綜合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（1）知識(shí)要點(diǎn)：帶電粒子、γ射線、中子與物質(zhì)相互作用帶電粒子通過物質(zhì)時(shí)，同物質(zhì)原子中的電子和原子核發(fā)生碰撞進(jìn)行能量的傳遞和交換：其中一種主要的作用是帶電粒子直接使原子電離或激發(fā)。非帶電粒子則通過次級(jí)效應(yīng)產(chǎn)生次帶電粒子使原子電離或激發(fā)。能夠直接或間接引起介質(zhì)原子電離或激發(fā)的核輻射通常叫做電離輻射。帶電粒子能量損失方式之一是電離損失，包括直接電離和原子激發(fā)。帶電粒子與物質(zhì)原子中核外電子的非彈性碰撞，導(dǎo)致原子的電離或激發(fā)，是帶電粒子通過物質(zhì)時(shí)動(dòng)能損失的主要方式。我們把這種相互作用引起的能量損失稱為電離損失。入射帶電粒子在物質(zhì)中穿過單位長(zhǎng)度路程時(shí)由于電離、激發(fā)過程所損失的能量叫做電離能量損失率。從物質(zhì)角度來說，電離能量損失率也可叫做物質(zhì)對(duì)帶電粒子的阻止本領(lǐng)，由于這種阻止主要是電子引起的，所以又叫做電子阻止本領(lǐng)?！逗税踩C合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（2）由于帶電入射粒子和靶原子核外電子之間庫(kù)侖力作用，使電子受到吸引或排斥，使入射粒子損失部分能量，而電子獲得一部分能量。如果傳遞給電子的能量足以使電子克服原子的束縛，那么這個(gè)電子就脫離原子成為自由電子；而靶原子由于失去電子而變成帶正電荷的正離子，這一過程稱為電離。如果入射帶電粒子傳遞給電子的能量較小，不足以使電子擺脫原子核的束縛成為自由電子，只是使電子從低能級(jí)狀態(tài)躍遷到高能級(jí)狀態(tài)（原子處于激發(fā)態(tài)），這種過程叫原子的激發(fā)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，原子從激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài)，這種過程叫做原子退激，釋放出來的能量以光子形式發(fā)射出來，這就是受激原子的發(fā)光現(xiàn)象。電離能量損失率隨入射粒子速度增加而減小,呈平方反比關(guān)系；電離能量損失率與入射粒子電荷數(shù)平方成正比，入射粒子電荷數(shù)越多，能量損失率就越大；電離能量損失率與介質(zhì)的原子序數(shù)和原子密度的乘積成正比，高原子序數(shù)和高密度物質(zhì)具有較大的阻止本領(lǐng)。《核安全綜合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（3）每產(chǎn)生一個(gè)離子對(duì)所需的平均能量叫做平均電離能，以W表示。不同物質(zhì)中的平均電離能是不同的，但不同能量的粒子在同一物質(zhì)中的平均電離能近似為一常數(shù)。帶電粒子能量損失方式之二是輻射損失。由經(jīng)典電磁理論可知，高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子受到突然加速或減速會(huì)發(fā)射出具有連續(xù)能量的電磁輻射，通常稱做軔致輻射，能量最小值為0，最大值為電子的最大動(dòng)能。X射線管和X光機(jī)產(chǎn)生的X射線就是軔致輻射。電子的軔致輻射能量損失率比質(zhì)子、粒子等大得多。例如在速度相同的條件下，質(zhì)子的軔致輻射比電子要小18402=3.4×106倍。所以對(duì)重帶電粒子的軔致輻射能量損失一般忽略不計(jì)。由于軔致輻射損失與成正比，因此，在原子序數(shù)大的物質(zhì)(如鉛,Z=82)中，其軔致輻射能量損失比原子序數(shù)小(如鋁Z=13)的物質(zhì)中大得多。一定能量的帶電粒子在它入射方向所能穿透的最大距離叫做帶電粒子在該物質(zhì)中的射程（Range）；入射粒子在物質(zhì)中行經(jīng)的實(shí)際軌跡的長(zhǎng)度稱作路程（Path）。對(duì)重帶電粒子（如粒子）由于其質(zhì)量大，與物質(zhì)原子的核外電子作用時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變，因此，其射程與路程相近。《核安全綜合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（4）5.3MeV的粒子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣中的平均射程3.84cm，同樣能量的粒子在生物肌肉組織中的射程僅為30-40m，人體皮膚的角質(zhì)層就可把它擋住。因而絕大多數(shù)輻射源不存在外照射危害問題。但是當(dāng)它進(jìn)入體內(nèi)時(shí)，由于它的射程短和高的電離本領(lǐng)，會(huì)造成集中在輻射源附近的損傷，所以要特別注意防止粒子進(jìn)入體內(nèi)。對(duì)粒子，其射程要大得多。當(dāng)粒子通過物質(zhì)時(shí)，由于電離碰撞、軔致輻射和散射等因素的影響，其徑跡十分曲折，經(jīng)歷的路程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通過物質(zhì)層的厚度。加上粒子具有從零到某一最高值的連續(xù)能量。所以，對(duì)應(yīng)于粒子的最大能量?jī)H存在相應(yīng)于粒子在該物質(zhì)中的最大射程原子核+衰變會(huì)有正電子產(chǎn)生，快速運(yùn)動(dòng)的正電子通過物質(zhì)時(shí)，與負(fù)電子一樣，同核外電子和原子核相互作用，產(chǎn)生電離損失、軔致輻射損失和彈性散射。原子核+衰變會(huì)有正電子產(chǎn)生，快速運(yùn)動(dòng)的正電子通過物質(zhì)時(shí)，與負(fù)電子一樣，同核外電子和原子核相互作用，產(chǎn)生電離損失、軔致輻射損失和彈性散射。能量相同的正電子和負(fù)電子在物質(zhì)中的能量損失和射程大體相同，但自由正電子是不穩(wěn)定的。正電子與介質(zhì)中的電子碰撞會(huì)發(fā)生湮滅過程：e-+e+→γ(0.511MeV)+γ(0.511MeV)因此，快速運(yùn)動(dòng)的正電子通過物質(zhì)除了發(fā)生與電子相同的效應(yīng)外，還會(huì)產(chǎn)生0.511Me的湮滅輻射，在防護(hù)上還要注意對(duì)射線的防護(hù)?！逗税踩C合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（5）能量在幾十keV和幾十MeV的射線通過物質(zhì)時(shí)主要有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等三種作用過程。這三種效應(yīng)的發(fā)生都具有一定的概率。通常以截面表示作用概率的大小。若以ph表示光電效應(yīng)截面，c表示康普頓效應(yīng)截面，p表示電子對(duì)效應(yīng)截面，則射線與物質(zhì)作用的總截面=ph+c+

p

。當(dāng)光子通過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)原子中束縛電子發(fā)生作用，光子把全部能量轉(zhuǎn)移給某個(gè)束縛電子，使之發(fā)射出去，而光子本身消失了，這種過程叫光電效應(yīng)，光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子叫光電子

。在光電效應(yīng)中，入射光子能量的一部分用來克服被擊中電子的結(jié)合能，另一部分轉(zhuǎn)化為光電子動(dòng)能；原子核反沖能量很小，可忽略不計(jì)。原子中束縛得越緊的電子參與光電效應(yīng)的概率也越大。因此，K殼層上打出光電子的概率最大，L層次之，M、N層更次之。如果入射光子能量超過K層電子結(jié)合能，大約80%的光電效應(yīng)發(fā)生在K層電子上。發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若從原子內(nèi)殼層上打出電子，在此殼層上就留下空位，原子處于激發(fā)態(tài)。這種激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，有兩種退激方式；一種是外殼層電子向內(nèi)層躍遷填充空位，發(fā)射特征X射線，使原子恢復(fù)到較低能量狀態(tài)；另一過程是原子的退激直接將能量傳遞給外殼層中某一電子，使它從原子中發(fā)射出來，這個(gè)電子叫做俄歇電子。因此，發(fā)射光電子的同時(shí)，還伴隨有特征X射線或俄歇電子產(chǎn)生，這些粒子將繼續(xù)與物質(zhì)作用，轉(zhuǎn)移它們的能量

。

《核安全綜合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（6）入射光子同原子中外層電子發(fā)生碰撞，入射光子僅有一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使它脫離原子成為反沖電子；而光子能量減小，變成新光子，叫做散射光子，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，這一過程叫康普頓散射或效應(yīng)。hν和hν’分別為入射光子和散射光子的能量；θ為散射光子和入射光子間的夾角，Φ稱做散射角；為反沖電子的反沖角

。反沖電子具有一定動(dòng)能，等于入射光子和散射子光子能量之差。反沖電子在物質(zhì)中會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生電離和激發(fā)等過程，對(duì)物質(zhì)發(fā)生作用和影響；散射光子有的可能從物質(zhì)中逃走，有的留在物質(zhì)中再發(fā)生光電效應(yīng)或康普頓效應(yīng)等等，最終一部分被物質(zhì)吸收，一部分逃逸出去

當(dāng)一定能量的光子進(jìn)入物質(zhì)時(shí)，光子在原子核庫(kù)侖場(chǎng)作用下會(huì)轉(zhuǎn)化為一對(duì)正負(fù)電子，這一現(xiàn)象稱做電子對(duì)效應(yīng)。電子對(duì)效應(yīng)發(fā)生是有條件的。在原子核庫(kù)侖場(chǎng)中，只有當(dāng)入射光子的能量≥1.02MeV時(shí)才有可能。入射光子的能量首先用于轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對(duì)的靜止能量(0.51MeV+0.51MeV=1.02MeV)，剩下部分賦予正負(fù)電子的動(dòng)能。

《核安全綜合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（7）射線進(jìn)入物質(zhì)主要通過光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)損失其能量。這些效應(yīng)的發(fā)生使原來的光子或者不復(fù)存在，或者改變了能量成為新的光子，偏離了原來的入射方向。因此，我們可以說，入射的光子一旦同介質(zhì)發(fā)生作用就從入射束中移去；只有沒有同介質(zhì)發(fā)生任何作用的光子才沿著原來的方向繼續(xù)前進(jìn)。從入射的光子束中由于同介質(zhì)作用而被移去的光子稱做介質(zhì)對(duì)光子的吸收。只有理想的準(zhǔn)直束才能滿足這種要求，稱為“窄束”。射線穿物質(zhì)時(shí)其注量率隨著穿過的厚度的增加而指數(shù)衰減。稱做線性吸收系數(shù)，其單位為cm-1，它表示射線穿過單位厚度物質(zhì)時(shí)發(fā)生相互作用的概率（或被吸收的概率），它包含了光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)總的貢獻(xiàn)。由于三種效應(yīng)的作用概率都與入射光子的能量和作用物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)，所以值也隨光子能量和介質(zhì)原子序數(shù)Z而變化。光子能量增高，吸收系數(shù)值減??；介質(zhì)原子序數(shù)高密度大的物質(zhì)，線性吸收系數(shù)也高?！逗税踩C合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（8）中子不帶電，不能直接引起物質(zhì)原子的電離或激發(fā)。但由于不受原子核庫(kù)侖場(chǎng)的作用，即使很低能量的中子也可深入到原子核內(nèi)部，同原子核作用發(fā)生彈性散射、非彈性散射或引起其它核反應(yīng)。這些過程的發(fā)生導(dǎo)致中子在物質(zhì)中被慢化和被吸收，并產(chǎn)生一些次級(jí)粒子，例如，反沖質(zhì)子、射線、粒子以及其它帶電粒子等。這些粒子都具有一定的能量。它們繼續(xù)同物質(zhì)發(fā)生各自相應(yīng)的作用，最終使物質(zhì)原子發(fā)生電離和激發(fā)。因此，中子也是一種電離輻射。中子與原子核的作用分為兩類：中子的散射，中子與原子核發(fā)生彈性散射與非彈性散射并產(chǎn)生反沖核；中子的俘獲，中子被原子核俘獲而形成復(fù)合核，再蛻變而產(chǎn)生其它次級(jí)粒子。中子進(jìn)入原子核形成“復(fù)合核”后，可能發(fā)射一個(gè)或多個(gè)光子，也可能發(fā)射一個(gè)或多個(gè)粒子而回到基態(tài)。前者就稱為“輻射俘獲”，而后者則相應(yīng)于各種中子核反應(yīng)。有幾種重原子核（如235U），俘獲一個(gè)中子后會(huì)分裂為兩個(gè)或三個(gè)較輕的原子核，同時(shí)發(fā)出2-3個(gè)中子以及很大的能量（約200MeV），這就是裂變反應(yīng)?！逗税踩C合知識(shí)》射線與物質(zhì)相互作用（9）單選題例：帶電粒子通過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)的主要的作用是（A）。

A直接電離，B化合反應(yīng)，C間接電離，D光合作用高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子受到突然加速或減速會(huì)發(fā)射出具有連續(xù)能量的電磁輻射稱為（B）

A電離輻射，B軔致輻射，Cγ射線,D激光。即使很低能量也易深入到原子核內(nèi)部被俘獲而形成復(fù)合核并引起其他核反應(yīng)的粒子是（C）。

Aγ光子，B

β粒子，C中子，Dα粒子

多選題例：帶電粒子通過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)的主要直接作用是（ABC）。

A直接電離，B原子激發(fā)，C軔致輻射，

D光合作用，E光電效應(yīng)。γ射線通過物質(zhì)時(shí)，能夠探測(cè)到的物理現(xiàn)象有（ABC）。

A光電效應(yīng)，B電子對(duì)效應(yīng)，C康普頓效應(yīng)，

D特征X射線，E俄歇電子?！逗税踩C合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（1）知識(shí)要點(diǎn)：氣體、閃爍、半導(dǎo)體探測(cè)器利用輻射在氣體、液體或固體中引起的電離、激發(fā)效應(yīng)及或其它物理、化學(xué)變化進(jìn)行核輻射探測(cè)的器件稱為輻射探測(cè)器。輻射探測(cè)的基本過程：1)輻射粒子射入探測(cè)器的靈敏體積；2)入射粒子通過電離、激發(fā)或核反應(yīng)等過程而在探測(cè)器中沉積能量；3)探測(cè)器通過各種機(jī)制將沉積能量轉(zhuǎn)換成某種形式的輸出信號(hào)。探測(cè)器按其探測(cè)介質(zhì)類型及作用機(jī)制主要分為氣體探測(cè)器、閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器三種?！逗税踩C合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（2）氣體探測(cè)器：以氣體為工作介質(zhì)，由入射粒子在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的電離效應(yīng)或核反應(yīng)引起輸出信號(hào)的探測(cè)器。入射帶電粒子通過氣體時(shí)，由于與氣體分子中軌道電子的庫(kù)侖作用而逐次損失能量，最后被阻止下來。同時(shí)使氣體分子電離或激發(fā)，并在粒子通過的徑跡上生成大量的由電子和正離子組成的離子對(duì)和激發(fā)分子。入射粒子直接產(chǎn)生的離子對(duì)稱為初電離。初電離產(chǎn)生的高速電子（稱電子）足以使氣體產(chǎn)生的電離稱為次電離。總和稱為總電離。帶電粒子在氣體中產(chǎn)生一離子對(duì)所需的平均能量w稱為電離能。對(duì)不同的氣體，w大約在30eV上下?！逗税踩C合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（3）氣體探測(cè)器的典型圓柱型結(jié)構(gòu)如圖所示，在中央陽極和外殼陰極加上正電壓。沿入射粒子徑跡產(chǎn)生的電子－離子對(duì)在外電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生定向漂移，引起電極上發(fā)生感應(yīng)電荷的變化，與此同時(shí)，在外回路上就流過電流信號(hào)，或流過負(fù)載電阻產(chǎn)生輸出電壓信號(hào)。當(dāng)在兩電極上所加電壓不同時(shí)，就造成氣體探測(cè)器的不同工作狀態(tài)。當(dāng)外加工作電壓過低時(shí)，電子－離子對(duì)由于互相碰撞而發(fā)生復(fù)合，稱為復(fù)合區(qū)，復(fù)合的程度與外加電壓和離子對(duì)數(shù)的密度有關(guān)，一般不作為氣體探測(cè)器的工作區(qū)域。當(dāng)外加工作電壓較高時(shí)，電子與正離子的復(fù)合可以忽略而進(jìn)入飽和區(qū)，這時(shí)，產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)正比于入射粒子在靈敏體積損失的能量，工作于這種工作狀態(tài)的探測(cè)器就是電離室。隨著工作電壓的升高，在中央陽極附近很小的區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度足夠強(qiáng)，發(fā)生氣體放大或雪崩過程。在一定的工作電壓下，氣體放大倍數(shù)是一定的。此時(shí)，形成的總離子對(duì)數(shù)仍正比于入射粒子能量,相應(yīng)的工作區(qū)域成為正比區(qū)。正比計(jì)數(shù)器就工作于這一區(qū)域?！逗税踩C合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（4）工作電壓進(jìn)一步提高就進(jìn)入有限正比區(qū)，在探測(cè)器的靈敏體積內(nèi)，積累了相當(dāng)?shù)挠烧x子組成的“空間電荷”。在一定工作電壓下不再保持常數(shù)，初電離小的入射粒子的可能會(huì)大一點(diǎn)，稱為有限正比區(qū)。一般沒有探測(cè)器工作于這一區(qū)域

。隨著工作電壓的再一步提高，雪崩過程很快傳播到整個(gè)陽極。而且，雪崩過程形成的正離子緊緊的包圍了陽極絲，稱為正離子鞘。由于正離子鞘的電荷極性與陽極電荷相同而起到電場(chǎng)減弱作用，當(dāng)正離子鞘的總電荷量達(dá)到一定時(shí)，使雪崩過程終止。因此，最后的總離子對(duì)數(shù)與初電離無關(guān)。這時(shí)，入射粒子僅僅起到一個(gè)觸發(fā)作用，輸出脈沖信號(hào)的大小與入射粒子的類型和能量均無關(guān)，這就是G-M區(qū)，僅作一個(gè)計(jì)數(shù)器用

。上述過程可以用圖形象的表示，圖中縱坐標(biāo)為產(chǎn)生離子對(duì)數(shù)，橫坐標(biāo)為外加電壓。其中I為復(fù)合區(qū)；II為飽和區(qū)；III為正比區(qū)；IV為有限正比區(qū)；V為G-M區(qū)。這條曲線揭示了氣體探測(cè)器中由量變到質(zhì)變的規(guī)律

?！逗税踩C合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（5）閃爍探測(cè)器一般由閃爍體和光電倍增管組成。閃爍體是一種發(fā)光器件，當(dāng)入射帶電粒子使探測(cè)介質(zhì)的原子電離、激發(fā)而退激時(shí)，可發(fā)出可見光光子，稱為熒光光子，這樣光的強(qiáng)度用肉眼是看不見的，必須借助于高靈敏的光電倍增管（PMT）才能探測(cè)到這些光信號(hào)。PMT的光陰極將收集到的熒光光子轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮樱怆娮油ㄟ^聚焦被光電倍增管的第一聯(lián)極收集，并在其后的聯(lián)極倍增形成一個(gè)相當(dāng)大的脈動(dòng)電子流，在輸出回路上形成輸出信號(hào)。比較理想的閃爍體應(yīng)具有以下的性質(zhì)：1)將帶電粒子動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熒光光子的效率高，即高的發(fā)光效率。2)入射帶電粒子損耗的能量與產(chǎn)生的熒光光子數(shù)具有良好的線性關(guān)系。3)閃爍體介質(zhì)對(duì)自身發(fā)射的光是透明的，即其發(fā)射譜與吸收譜不應(yīng)該有明顯的重迭，4)入射粒子產(chǎn)生的閃光持續(xù)時(shí)間，即閃爍體的發(fā)光衰減時(shí)間要盡量短，以便能產(chǎn)生快的輸出信號(hào)，獲得好的時(shí)間響應(yīng)。5)合適的折射率和良好的加工性能?，F(xiàn)在使用頻率較高的閃爍體有兩大類：一類是無機(jī)閃爍體，如，NaI(Tl)，這些材料的密度大，原子序數(shù)高，適合于探測(cè)射線和較高能量的射線。另一類為有機(jī)閃爍體，如塑料和有機(jī)液體閃爍體，主要用于β粒子和中子的探測(cè)。

《核安全綜合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（6）光電倍增管（PMT）是一種光電器件，主要由光陰極、聚焦極、打拿極（聯(lián)極）和陽極組成，封于玻璃殼內(nèi)并帶有各電極引出。光電倍增管的產(chǎn)品很多，但主要要注意它的的光陰極的光譜響應(yīng)與閃爍體的發(fā)射光譜相匹配；具有較高的陰極靈敏度和陽極靈敏度；較低的暗電流或噪聲脈沖；良好的工藝和穩(wěn)定性。半導(dǎo)體探測(cè)器的探測(cè)介質(zhì)是半導(dǎo)體材料。入射帶電粒子在探測(cè)介質(zhì)內(nèi)在通過電離損失損失能量的同時(shí)，在探測(cè)介質(zhì)內(nèi)形成電子－空穴對(duì)。在電子－空穴對(duì)在向電極的定向漂移過程中，在輸出回路上形成輸出信號(hào)。為保證電離生成的電子－空穴對(duì)能有效的收集，必須選用那些載流子（即電子或空穴）在半導(dǎo)體材料中壽命長(zhǎng)的材料，以使載流子在探測(cè)介質(zhì)中的漂移長(zhǎng)度大于結(jié)區(qū)的寬度，因此，性能優(yōu)異的半導(dǎo)體硅和鍺就成為理想的半導(dǎo)體探測(cè)器的介質(zhì)材料。在半導(dǎo)體材料中，形成一個(gè)電子－空穴對(duì)所需的能量?jī)H為，即電離能，而氣體探測(cè)器中形成一個(gè)電子－離子對(duì)為，對(duì)閃爍探測(cè)器而言，形成一個(gè)被光電倍增管第一打拿極的光電子則需。與氣體和閃爍探測(cè)器相比，可獲得最好的能量分辨率。《核安全綜合知識(shí)》輻射探測(cè)的原理和主要的輻射探測(cè)器（7）單選題例：氣體探測(cè)器的電離能w大約在（B）eV上下。

A3，B30，C300，D3000電離室工作在氣體探測(cè)器的電子-正離子對(duì)特性曲線的（B）區(qū)。

A復(fù)合，B飽和，C正比，DG-M。多選題例：氣體探測(cè)器粒子對(duì)數(shù)與外加電壓的關(guān)系包括（ABCDE）區(qū)。

A復(fù)合，B飽和，C正比，D有限正比，EG-M比較理想的閃爍體應(yīng)具有(ABCDE)性質(zhì)。

A高的發(fā)光效率，B合適的折射率，

C發(fā)射譜與吸收譜不應(yīng)該有明顯的重迭，

D入射粒子產(chǎn)生的閃光持續(xù)時(shí)間要盡量短，

E入射帶電粒子能損與產(chǎn)生的熒光光子數(shù)具有良好的線性關(guān)系。

《核安全綜合知識(shí)》1.4原子核反應(yīng)知識(shí)要點(diǎn)：核反應(yīng)的一般描述核反應(yīng)能及閾能核反應(yīng)截面和產(chǎn)額《核安全綜合知識(shí)》核反應(yīng)的一般描述(1)知識(shí)要點(diǎn)：核反應(yīng)道、核反應(yīng)分類核反應(yīng)是由以一定能量的入射粒子轟擊靶核的方式引起的。入射粒子可以是質(zhì)子、中子、光子、電子、各種介子以及原子核等。當(dāng)入射粒子與核距離接近到fm時(shí)，兩者之間的相互作用就會(huì)引起原子核的各種變化，因而，核反應(yīng)是產(chǎn)生不穩(wěn)定核的最重要的手段。核反應(yīng)實(shí)際上研究?jī)深悊栴}：一是研究在能量、動(dòng)量等守恒的前提下，核反應(yīng)能否發(fā)生。二是研究參加反應(yīng)的各粒子間的相互作用機(jī)制并進(jìn)而研究核反應(yīng)發(fā)生的概率的大小。核反應(yīng)可表示為：

a+A→b+B或A(a,b)B。

a,A,b和B分別代表入射粒子、靶核、出射輕粒子和剩余核?！逗税踩C合知識(shí)》核反應(yīng)的一般描述(2)當(dāng)入射粒子能量比較高時(shí)，出射粒子的數(shù)目可能是兩個(gè)或兩個(gè)以上，所以核反應(yīng)的一般表達(dá)式為:A(a,b1,b1,b1,…)B。一個(gè)粒子與一個(gè)原子核的反應(yīng)或兩個(gè)原子核的反應(yīng)往往不止一種，而可能有好幾種。其中每一種可能的反應(yīng)過程稱為一個(gè)反應(yīng)道。反應(yīng)前的過程稱為入射道，反應(yīng)后的過程稱為出射道。一個(gè)入射道可以對(duì)應(yīng)幾個(gè)出射道。對(duì)核反應(yīng)可以從各種不同的角度對(duì)其分類。如按入射粒子的能量、出射粒子和入射粒子的種類等等進(jìn)行分類?！逗税踩C合知識(shí)》核反應(yīng)的一般描述(3)1）按出射粒子分類：對(duì)出射粒子和入射粒子相同的核反應(yīng)，即，稱為散射。它又可以分為彈性散射和非彈性散射。分別表示為：A(a,a)A和A(a,a’)A*

。彈性散射過程中反應(yīng)物與生成物相同,散射前后體系的總動(dòng)能不變,只是動(dòng)能分配發(fā)生變化,原子核的內(nèi)部能量不變，散射前后核往往都處于基態(tài)。非彈性散射過程中反應(yīng)物與生成物也相同,但散射前后體系的總動(dòng)能不守恒,原子核的內(nèi)部能量發(fā)生了變化,剩余核一般處于激發(fā)態(tài)。對(duì)出射粒子與入射粒子不同的核反應(yīng)，即a不同于b，這時(shí)，剩余核不同于靶核，也就是一般意義上的核反應(yīng)。這是我們討論的重點(diǎn)。在這一類核反應(yīng)中，當(dāng)出射粒子為γ射線時(shí)，我們把這類核反應(yīng)稱為輻射俘獲?！逗税踩C合知識(shí)》核反應(yīng)的一般描述(4)2）按入射粒子分類：中子核反應(yīng)：中子與核作用時(shí),由于不存在庫(kù)侖勢(shì)壘,能量很低的慢中子就能引起核反應(yīng),其中最重要的是熱中子輻射俘獲（n，γ），很多重要的人工放射性核素使用（n，γ）反應(yīng)制備的。

常見中子核反應(yīng)有(n,p),(n,2n),(n,f),(n,γ)。

荷電粒子核反應(yīng)：(p,xn),(p,α),(p,γ),(p,p2n),(p,d)。光核反應(yīng)：(γ,xn),(γ,p),(γ,np),(γ,2p)。電子核反應(yīng)。3）按入射粒子的能量分類：低能，<100MeV；中能，100MeV-1GeV；高能，>1GeV《核安全綜合知識(shí)》核反應(yīng)的一般描述(5)單選題例：核反應(yīng)式A(a,b)B中,b表示(B)。

A入射粒子，B出射粒子，C剩余核，D靶核。

(γ,n)屬于(A)反應(yīng)。

A光核反應(yīng)，B中子反應(yīng)，C電子核反應(yīng)，D非彈性散射。多選題例：通常核反應(yīng)按（ABC）分類。

A出射粒子，B入射粒子，C入射粒子能量，

D出射粒子的電荷，E靶核的穩(wěn)定性典型的中子核反應(yīng)有(ABCDE)A(n,p)，B(n,2n)，C(n,γ)，D(n,n’)，E(n,α)《核安全綜合知識(shí)》核反應(yīng)能及其閾能(1)知識(shí)要點(diǎn)：反應(yīng)能、核反應(yīng)閾能核反應(yīng)的反應(yīng)能定義為反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)能的變化量。對(duì)核反應(yīng)a+A→b+B，反應(yīng)能Q=⊿mc2，式中⊿m為反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損。同樣，可以用相應(yīng)粒子的原子質(zhì)量表示反應(yīng)能Q=(Ma+MA)c2-(Mb+MB)c2

。反應(yīng)能應(yīng)等于反應(yīng)前后體系總質(zhì)量之差與光速的平方的乘積。對(duì)Q>0的核反應(yīng)稱之為放能反應(yīng)；對(duì)Q<0的核反應(yīng)稱為吸能反應(yīng)。由結(jié)合能的定義及質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，可得到

Q=(Bb+BB)-(Ba+BA)，式中右邊各項(xiàng)分別代表相應(yīng)反應(yīng)物的結(jié)合能。《核安全綜合知識(shí)》核反應(yīng)能及其閾能(2)核反應(yīng)閾能核反應(yīng)的反應(yīng)能定義為反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)能的變化量。對(duì)核反應(yīng)a+A→b+B，反應(yīng)能Q=⊿mc2，式中⊿m為反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損。同樣，可以用相應(yīng)粒子的原子質(zhì)量表示反應(yīng)能Q=(Ma+MA)c2-(Mb+MB)c2

。反應(yīng)能應(yīng)等于反應(yīng)前后體系總質(zhì)量之差與光速的平方的乘積。對(duì)Q>0的核反應(yīng)稱之為放能反應(yīng)；對(duì)Q<0的核反應(yīng)稱為吸能反應(yīng)。由結(jié)合能的定義及質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，可得到

Q=(Bb+BB)-(Ba+BA)，式中右邊各項(xiàng)分別代表相應(yīng)反應(yīng)物的結(jié)合能?！逗税踩C合知識(shí)》核反應(yīng)能及其閾能(3)對(duì)吸能反應(yīng)而言，能發(fā)生核反應(yīng)的最小入射粒子動(dòng)能稱為核反應(yīng)閾能Tth，Tth的大小及與反應(yīng)能Q的關(guān)系，就是我們進(jìn)一步探討的問題。在實(shí)驗(yàn)室系，如果反應(yīng)前體系具有一定動(dòng)量Ta，為了保持動(dòng)量守恒，入射粒子的動(dòng)能除了要供給被體系吸收的|Q|值外，還要提供反應(yīng)產(chǎn)物的動(dòng)能。顯然，Ta必須超過|Q|一定的數(shù)值才能發(fā)生吸能反應(yīng)。借助于在質(zhì)心坐標(biāo)系能量守恒可導(dǎo)出，Ta=|Q|(ma

+mA)/mA=|Q|(Aa+AA)/AA，表示要使反應(yīng)能發(fā)生，入射粒子在系中的動(dòng)能Ta至少等于|Q|(ma

+mA)/mA

。定義反應(yīng)閾能：Tth=Ta=|Q|(ma

+mA)/mA=|Q|(Aa+AA)/AA

《核安全綜合知識(shí)》核反應(yīng)能及其閾能(4)單選題例：對(duì)吸能反應(yīng)而言，能發(fā)生核反應(yīng)的最小入射粒子動(dòng)能是(A)A核反應(yīng)閾能，B核反應(yīng)能，

C入射粒子的結(jié)合能，D反應(yīng)產(chǎn)物的動(dòng)能。核反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)能的變化量稱為(B)。

A核反應(yīng)閾能，B核反應(yīng)能，

C入射粒子的結(jié)合能，D反應(yīng)產(chǎn)物的動(dòng)能。

多選題例：核反應(yīng)能可表示為核反應(yīng)前后系統(tǒng)(ABCD)。

A動(dòng)能的變化量，B結(jié)合能的變化量，C質(zhì)量虧損等效的能量，D總質(zhì)量差對(duì)應(yīng)的能量，E庫(kù)倫勢(shì)能的變化《核安全綜合知識(shí)》核反應(yīng)截面和產(chǎn)額(1)知識(shí)要點(diǎn)：核反應(yīng)截面、反應(yīng)產(chǎn)額當(dāng)一定能量的入射粒子轟擊靶核時(shí)，在滿足守恒定則的條件下，都有可能按一定的概率發(fā)生各種核反應(yīng)。為了描述反應(yīng)發(fā)生的概率，需引入反應(yīng)截面的概念。截面的物理意義為：一個(gè)入射粒子入射到單位面積內(nèi)只含有一個(gè)靶核的靶子上所發(fā)生反應(yīng)的概率。從截面的定義可見，其量綱為面積。常用單位為“巴”，用b表示，1b=10-28m2=10-24cm2

。還有毫巴(1mb=10-3b)和微巴(1μb=10-6b)。對(duì)于一定的入射粒子和靶核，往往存在若干反應(yīng)道，各反應(yīng)道的截面，稱為分截面。各種分截面σi之和，稱為總截面，表示產(chǎn)生各種反應(yīng)的總概率，記為σt=∑σi。核反應(yīng)中的各種截面均與入射粒子的能量有關(guān)，截面隨入射粒子能量的變化關(guān)系稱為激發(fā)函數(shù)，即σ(E)~E的函數(shù)關(guān)系。與此函數(shù)相應(yīng)的曲線為激發(fā)曲線?！逗税踩C合知識(shí)》核反應(yīng)截面和產(chǎn)額(2)已知截面即可求核反應(yīng)的產(chǎn)額，入射粒子在靶體引起的核反應(yīng)數(shù)與入射粒子數(shù)之比，稱為核反應(yīng)的產(chǎn)額。與反應(yīng)截面、靶的厚度、組成等有關(guān)。Y=N/I0=入射粒子引起的核反應(yīng)數(shù)/入射粒子數(shù)。對(duì)入射帶電粒子，當(dāng)它通過靶體時(shí)不僅會(huì)發(fā)生核反應(yīng)，還要通過電離損失而損失能量，因此，入射帶電粒子在靶體不同深度處能量不等的，而反應(yīng)截面是入射粒子能量的函數(shù)，所以不同深度處的核反應(yīng)截面是不同的。對(duì)薄靶的情況，入射粒子在靶體中的能量損失可以忽略，即，而且，發(fā)生反應(yīng)的粒子數(shù)遠(yuǎn)小于入射粒子的強(qiáng)度，即I~I0。當(dāng)靶厚大于粒子在靶中的射程，則產(chǎn)額計(jì)算要考慮因電離損失而損失能量的影響。單選題例：反應(yīng)截面的常用單位是b，1b等于(D)m2。

A10-22，B10-24，C10-25

，D10-28《核安全綜合知識(shí)》1.5核裂變及核能的利用知識(shí)要點(diǎn)：自發(fā)裂變與誘發(fā)裂變裂變后現(xiàn)象《核安全綜合知識(shí)》自發(fā)裂變與誘發(fā)裂變(1)知識(shí)要點(diǎn)：自發(fā)裂變、誘發(fā)裂變哈恩和斯特拉斯曼對(duì)上述工作進(jìn)行了復(fù)核，于1939年1月正式確認(rèn),中子束輻照鈾靶的產(chǎn)物中，觀察到了Ba和Ra的放射性同位素。邁特納(L.Meitner)和福里施(O.Frisch)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行了解釋,指出鈾核的穩(wěn)定性很差，在俘獲中子之后本身分裂為質(zhì)量差別不很大的兩個(gè)核，裂變(Fission)一詞就是由他們提出來的。。裂變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，立刻引起人們的極大的注意。這不僅是因?yàn)樵诹炎冞^程中釋放出巨大的能量，而且在裂變過程中都伴隨著中子的發(fā)射。這些中子將使裂變自持地繼續(xù)下去，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而使原子能的大規(guī)模利用成為可能。發(fā)現(xiàn)裂變到鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆的建立，僅僅花了四年的時(shí)間，1942年12月第一個(gè)鈾堆在美國(guó)投入運(yùn)行。

在沒有外來粒子轟擊下,原子核自行發(fā)生裂變的現(xiàn)象叫自發(fā)裂變；而在外來粒子轟擊下，原子核才發(fā)生裂變的現(xiàn)象稱為誘發(fā)裂變。質(zhì)量較小的核合成質(zhì)量較大的核的過程稱為核聚變。人們對(duì)受控核聚變雖然進(jìn)行了多年研究，取得了一定的成就，但離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x。本章重點(diǎn)討論核裂變及其有關(guān)問題。

《核安全綜合知識(shí)》自發(fā)裂變與誘發(fā)裂變(2)自發(fā)裂變發(fā)生的條件：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、如果裂變成兩個(gè)碎片，兩裂片的結(jié)合能大于裂變核的結(jié)合能。仔細(xì)研究比結(jié)合能曲線可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不是很重的核，例如A>90，就可滿足此條件。

裂變碎片是很不穩(wěn)定的原子核，一方面碎片處于較高的激發(fā)態(tài)，另一方面它們是遠(yuǎn)離β穩(wěn)定線的豐中子核而發(fā)射中子，所以自發(fā)裂變核又是一種很強(qiáng)的中子源。超钚元素的某些核素，如244Cm，249Bk，252Cf，255Fm等具有自發(fā)裂變的性質(zhì)，尤其以252Cf最為突出。1g的252Cf體積甚至小于1cm3，而每秒可發(fā)射2.31x1013個(gè)中子。能發(fā)生自發(fā)裂變的核素不多，大量的裂變過程是誘發(fā)裂變，即當(dāng)具有一定能量的某粒子轟擊靶核時(shí)，形成的復(fù)合核發(fā)生裂變，其過程記為A(a,f1)f2或A(a,f)表示裂變。其中f1，f2代表二裂變的裂變碎片。當(dāng)形成復(fù)合核時(shí)，復(fù)合核一般處于激發(fā)態(tài)，其激發(fā)能E*超過它的裂變位高壘高度Eb時(shí)，那么核裂變就會(huì)立即發(fā)生。

誘發(fā)裂變中，中子誘發(fā)裂變是最重要的、也是研究最多的誘發(fā)裂變。由于中子與靶核沒有庫(kù)侖勢(shì)壘，能量很低的中子就可進(jìn)入核內(nèi)使其激發(fā)而發(fā)生裂變。裂變過程又有中子發(fā)射，可能形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這也是中子誘發(fā)裂變受到關(guān)注的原因。以235U(n,f)反應(yīng)為例，熱中子(即入射中子能量為0.0253eV)即可產(chǎn)生誘發(fā)裂變:n+235U→236U*→X+Y+νn。《核安全綜合知識(shí)》自發(fā)裂變與誘發(fā)裂變(3)復(fù)合核模型的基本思想與液滴模型相似，也是把原子核比作液滴。當(dāng)入射粒子射入靶核后，它與周圍核子發(fā)生強(qiáng)烈相互作用，經(jīng)過多次碰撞，能量在核子之間傳遞，最后，達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。從而完成復(fù)合核的形成。復(fù)合核一般處于激發(fā)態(tài)，復(fù)合核的激發(fā)能由入射粒子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能（即在質(zhì)心系的動(dòng)能）和入射粒子與靶核的結(jié)合能BaA之和,即：E*=mXTn/(mn+mA)+Bn,X。式中，BnX為中子與靶核的結(jié)合能，Tn仍為在實(shí)驗(yàn)室系中的入射粒子的動(dòng)能。根據(jù)復(fù)合核激發(fā)能和裂變勢(shì)壘的相對(duì)大小，可以分為熱中子核裂變和閾能核裂變兩種情況討論。

熱中子核裂變：仍以235U為例，其中熱中子動(dòng)能Tn=0.0253eV，所以，復(fù)合核的激發(fā)能為E*=BnX=6.545MeV，它大于236U的位壘高度Eb=5.9MeV,所以，熱中子即可誘發(fā)裂變。此外，233U和239Pu也能由熱中子引起裂變，這些核稱為易裂變