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第十九章原子核

第六節(jié)核裂變?nèi)私贪孢x修3-5復(fù)習(xí)鞏固:

1.什么是結(jié)合能?2.為什么重核裂變以及輕核聚變都會釋放出能量?核裂變的發(fā)現(xiàn)1.費(fèi)米的中子實(shí)驗(yàn)3恩里科·費(fèi)米EnricoFermi

(1901-1954)費(fèi)米出生于意大利羅馬,自幼天資聰慧,1922年21歲時獲得博士學(xué)位,25歲擔(dān)任羅馬大學(xué)理論物理學(xué)教授.主要貢獻(xiàn):費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)、原子核β衰變理論、證明元素受中子轟擊發(fā)生嬗變.費(fèi)米榮獲1938年諾貝爾物理學(xué)獎.(因發(fā)現(xiàn)用中子轟擊產(chǎn)生的新放射性元素以及原子核吸收慢中子所引起的有關(guān)核反應(yīng))

1934年,約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)α粒子轟擊鋁片首次制造出人工放射性同位素.費(fèi)米得知后,想到用中子作為入射粒子比α粒子有效得多.

費(fèi)米與其合作者使用中子按照周期表的順序依次轟擊各種元素,輻照了有68種元素,其中47種產(chǎn)生新的放射性產(chǎn)物.42.發(fā)現(xiàn)“超鈾元素”?

費(fèi)米用中子轟擊當(dāng)時最重的元素238U,得到一種半衰期為13分鐘的一種放射性產(chǎn)物.經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)不屬于從鉛到鈾之間的重元素.1934年5月,費(fèi)米以《原子序數(shù)高于92的元素可能生成》為題,報道可能產(chǎn)生超鈾元素(費(fèi)米的解釋是錯誤的,實(shí)際上是核裂變現(xiàn)象).

“13分鐘的放射性與很多重元素等同的否定證據(jù),提示了這樣的可能性:元素的原子序數(shù)也許大于92.如果它是93號元素,它應(yīng)在化學(xué)上與錳及錸類似.”5

德國女化學(xué)家諾達(dá)克(F.Noddack)針對費(fèi)米的發(fā)現(xiàn)在1934年9月發(fā)表《論第93號元素》,認(rèn)為費(fèi)米等人采用“排除其他可能性的方法”來證明第93號元素的存在是“決非成功的”,并設(shè)想一種“全新的核反應(yīng)”圖像:

“可以想象,當(dāng)重核被中子轟擊時,該核可能分裂成幾大塊,這些裂片無疑將是已知元素的同位素,而不是被輻照元素的近鄰.”

然而,諾達(dá)克的論文沒有得到重視.6

費(fèi)米認(rèn)為:石蠟或水中的質(zhì)子與中子的質(zhì)量相近,放射源發(fā)射的中子與質(zhì)子碰撞后,速度大大減慢。中子速度低,被原子核俘獲的機(jī)會增大,核反應(yīng)概率增大,發(fā)射性的生成大大增加.

慢中子作用的發(fā)現(xiàn),大大增強(qiáng)了中子轟擊的效果,對重核裂變的發(fā)現(xiàn)提供了重要前提.7核反應(yīng)電子原子核

在核物理學(xué)中,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程,稱為核反應(yīng).

研究表明:原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大,但是二者之間并不成正比關(guān)系,其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系:核子的平均質(zhì)量是:原子核的質(zhì)量核子數(shù)核子平均質(zhì)量平均結(jié)合能核子的平均結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)的變化z

物理學(xué)中把重核分裂成兩個較輕的核時,釋放出核能的反應(yīng)叫做核裂變.一.核裂變1.核裂變2、鈾核的裂變(1)發(fā)現(xiàn)1939年12月,德國物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn),用中子轟擊鈾核時,鈾核發(fā)生了裂變。(2)裂變產(chǎn)物多種多樣+→++二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

核裂變發(fā)現(xiàn)之后,各國核物理學(xué)家立即想到由核裂變可能釋放的核能.但要利用核能,必須產(chǎn)生自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng).

根據(jù)原子核的組成規(guī)律,重核中中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù),輕核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等.重核裂變成兩個輕核,必將出現(xiàn)中子過剩的情況.如果過剩的中子繼續(xù)轟擊別的重核,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以自發(fā)進(jìn)行.13鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(1)定義:由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程,叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng).35種元素的200多種位素同發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)爆炸(2)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件:鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量,或者鈾塊的體積大于臨界體積。1kg鈾全部裂變,它放出的能量超過2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時釋放的能量.

足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(criticalmass)。鈾-235的臨界質(zhì)量約為1kg,質(zhì)量超過1kg則發(fā)生爆炸。

任何有核反應(yīng)堆的國家都不難得到爆炸級的裂變材料,原子彈的基本設(shè)計(jì)又如此簡單,從而為防止核武器擴(kuò)散帶來了困難。

美國原子彈突襲廣島和長崎造成了巨大的毀傷.在長崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán),爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天,高達(dá)12英里多.廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼,64000人喪生,72000人受傷,傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%.長崎市60%的建筑物被摧毀,傷亡86000人,占全市37%.原子彈原子彈中國第一顆原子彈爆炸蘑菇云發(fā)展圖解決能源危機(jī)根本途徑——核能

可開發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。二、核電站水泥防護(hù)層控制棒——鎘棒燃料棒—鈾棒減速劑二、核電站——慢中子反應(yīng)堆核電站核心設(shè)施:核反應(yīng)堆濃縮鈾制成的鈾棒減速劑:石墨、重水或普通水,用于減小中子的速度控制棒:鎘棒,用于吸收中子,控制核反應(yīng)的快慢。解決能源危機(jī)根本途徑——核能??砷_發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。核聚變資源可使用幾億年。小結(jié)核裂變

核裂變圖像;邁特納和弗里施的貢獻(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

臨界質(zhì)量、臨界體積;減速劑

鎘棒通過吸收中子控制反應(yīng)速率長風(fēng)破浪會有時,直掛云帆濟(jì)滄海。努力,終會有所收獲,功夫不負(fù)有心人。以銅為鏡,可以正衣冠;以古為鏡,可以知興替;以人為鏡,可以明得失。前進(jìn)的路上,要不斷反思、關(guān)照自己的不足,學(xué)習(xí)更多東西,更進(jìn)一步。窮則獨(dú)善其身,達(dá)則兼濟(jì)天下?,F(xiàn)代社會,有很多人,鉆進(jìn)錢眼,不惜違法亂紀(jì);做人,窮,也要窮的有骨氣!古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有堅(jiān)忍不拔之志。想干成大事,除了勤于修煉才華和能力,更重要的是要能堅(jiān)持下來。士不可以不弘毅,任重而道遠(yuǎn)。仁以為己任,不亦重乎?死而后已,不亦遠(yuǎn)乎?心中有理想,腳下的路再遠(yuǎn),也不會迷失方向。太上有立德,其次有立功,其次有立言,雖久不廢,此謂不朽。任何事業(yè),學(xué)業(yè)的基礎(chǔ),都要以自身品德的修煉為根基。飯疏食,飲水,曲肱而枕之,樂亦在其中矣。不義而富且貴,于我如浮云。財(cái)富如浮云,生不帶來,死不帶去,真正留下的,是我們對這個世界的貢獻(xiàn)。英雄者,胸懷大志,腹有良策,有包藏宇宙之機(jī),吞吐天地之志者也英雄氣概,威壓八萬里,體恤弱小,善德加身。老當(dāng)益壯,寧移白首之心;窮且益堅(jiān),不墜青云之志老去的只是身體,心靈可以永遠(yuǎn)保持豐盛。樂民之樂者,民亦樂其樂;憂民之憂者,民亦憂其憂。做領(lǐng)導(dǎo),要能體恤下屬,一味打壓,盡失民心。勿以惡小而為之,勿以善小而不為。越是微小的事情,越見品質(zhì)。學(xué)而不知道,與不學(xué)同;知而不能行,與不知同。知行合一,方可成就事業(yè)。以家為家,以鄉(xiāng)為鄉(xiāng),以國為國,以天下為天下。若是天下人都能互相體諒,紛擾世事可以停歇。志不強(qiáng)者智不達(dá),言不信者行不果。立志越高,所需要的能力越強(qiáng),相應(yīng)的,逼迫自己所學(xué)的,也就越多。臣心一片磁針石,不指南方不肯休。忠心,也是很多現(xiàn)代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。為人謀而不忠乎?與朋友交而不信乎?傳不習(xí)乎?若人人皆每日反省自身,世間又會多出多少君子。人人好公,則天下太平;人人營私,則天下大亂。給世界和身邊人,多一點(diǎn)寬容,多一份擔(dān)當(dāng)。為天地立心,為生民立命,為往圣繼絕學(xué),為萬世開太平。立千古大志,乃是圣人也。丹青不知老將至,貧賤于我如浮云。淡看世間事,心情如浮云天行健,君子以自強(qiáng)不息。地勢坤,君子以厚德載物。君子,生在世間,當(dāng)靠自己拼搏奮斗。博學(xué)之,審問之,慎思之,明辨之,篤行之。進(jìn)學(xué)之道,一步步逼近真相,逼近更高。百學(xué)須先立志。天下大事,不立志,難成!海納百川,有容乃大;壁立千仞,無欲則剛做人,心胸要寬廣。其身正,不令而行;其身不正,雖令不從。身心端正,方可知行合一。子曰:“知者不惑,仁者不憂,勇者不懼?!闭嬲M(jìn)者,不會把時間耗費(fèi)在負(fù)性情緒上。好學(xué)近乎知,力行近乎仁,知恥近乎勇。力行善事,有羞恥之心,方可成君子。操千曲爾后曉聲,觀千劍爾后識器做學(xué)問和學(xué)技術(shù),都需要無數(shù)次的練習(xí)。第一個青春是上帝給的;第二個的青春是靠自己努力當(dāng)眼淚流盡的時候,留下的應(yīng)該是堅(jiān)強(qiáng)。人總是珍惜未得到的,而遺忘了所擁有的。誰傷害過你,誰擊潰過你,都不重要。重要的是誰讓你重現(xiàn)笑容。幸運(yùn)并非沒有恐懼和煩惱;厄運(yùn)并非沒有安慰與希望。你不要一直不滿人家,你應(yīng)該一直檢討自己才對。不滿人家,是苦了你自己。最深的孤獨(dú)不是長久的一個人,而是心里沒有了任何期望。要銘記在心;每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一個過往,沉溺在幸福中的人;一直不知道幸福卻很短暫。一個人的價值,應(yīng)該看他貢獻(xiàn)什么,而不應(yīng)當(dāng)看他取得什么。做個明媚的女子。不傾國,不傾城,只傾其所有過的生活。生活就是生下來,活下去。人生最美的是過程,最難的是相知,最苦的是等待,最幸福的是真愛,最后悔的是錯過。兩個人在一起能過就好好過!不能過就麻利點(diǎn)分開。當(dāng)一個人真正覺悟的一刻,他放下追尋外在世界的財(cái)富,而開始追尋他內(nèi)心世界的真正財(cái)富。人若軟弱就是自己最大的敵人。日出東海落西山,愁也一天,喜也一天。遇事不轉(zhuǎn)牛角尖,人也舒坦,心也舒坦。烏云總會被驅(qū)散的,即使它籠罩了整個地球。心態(tài)便是黑暗中的那一盞明燈,可以照亮整個世界。生活不是單行線,一條路走不通,你可以轉(zhuǎn)彎。給我一場車禍。要么失憶。要么死。有些人說:我愛你、又不是說我只愛你一個。生命太過短暫,今天放棄了明天不一定能得到。刪掉了關(guān)于你的一切,唯獨(dú)刪不掉關(guān)于你的回憶。任何事都是有可能的。所以別放棄,相信自己,你可以做到的。、相信自己,堅(jiān)信自己的目標(biāo),去承受常人承受不了的磨難與挫折,不斷去努力、去奮斗,成功最終就會是你的!既然愛,為什么不說出口,有些東西失去了,就在也回不來了!對于人來說,問心無愧是最舒服的枕頭。嫉妒他人,表明他人的成功,被人嫉妒,表明自己成功。在人之上,要把人當(dāng)人;在人之下,要把自己當(dāng)人。人不怕卑微,就怕失去希望,期待明天,期待陽光,人就會從卑微中站起來,帶著封存夢想去擁抱藍(lán)天。成功需要成本,時間也是一種成本,對時間的珍惜就是對成本的節(jié)約。人只要不失去方向,就不會失去自己。過去的習(xí)慣,決定今天的你,所以,過去的懶惰,決定你今天的一敗涂地。讓我記起容易,但讓我忘記我怕我是做不到。不要跟一個人和他議論同一個圈子里的人,不管你認(rèn)為他有多可靠。想象困難做出的反應(yīng),不是逃避或繞開它們,而是面對它們,同它們打交道,以一種進(jìn)取的和明智的方式同它們奮斗。他不愛你,你為他擋一百顆子彈也沒用。坐在電腦前,不知道做什么,卻又不想關(guān)掉它。做不了決定的時候,讓時間幫你決定。如果還是無法決定,做了再說。寧愿犯錯,不留遺憾。發(fā)現(xiàn)者,尤其是一個初出茅廬的年輕發(fā)現(xiàn)者,需要勇氣才能無視他人的冷漠和懷疑,才能堅(jiān)持自己發(fā)現(xiàn)的意志,并把研究繼續(xù)下去。我的本質(zhì)不是我的意志的結(jié)果,相反,我的意志是我的本質(zhì)的結(jié)果,因?yàn)槲蚁扔写嬖?,后有意志,存在可以沒有意志,但是沒有存在就沒有意志。公共的利益,人類的福利,可以使可憎的工作變?yōu)榭少F,只有開明人士才能知道克服困難所需要的熱忱。立志用功如種樹然,方其根芽,猶未有干;及其有干,尚未有枝;枝而后葉,葉而后花。意志的出現(xiàn)不是對愿望的否定,而是把愿望合并和提升到一個更高的意識無論是美女的歌聲,還是鬢狗的狂吠,無論是鱷魚的眼淚,還是惡狼的嚎叫,都不會使我動搖。即使遇到了不幸的災(zāi)難,已經(jīng)開始了的事情決不放棄。最可怕的敵人,就是沒有堅(jiān)強(qiáng)的信念。既然我已經(jīng)踏上這條道路,那么,任何東西都

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