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1、,十九世纪末，物质结构的研究开始进入微观领域，取得了许多重大进展：原子、原子核和粒子物理；发现了微观世界的运动规律，建立了量子力学、量子场论以及量子电动力学；原子能的释放为人类提供了一种新能源，推动社会进入原子能时代。原子核物理是一个国际上竞争十分激烈的科技领域，各国都投入了大量人力、物力和财力从事这方面的研究工作。原子核物理基础研究的重大成就、核能和核技术的广泛应用已成为科技现代化的主要标志之一。,核技术的应用大体上有下列五个方面： （1）为核能源的开发服务，如提供更精确的核数据和探索更有效地利用核能的途径等。 （2）同位素的应用。同位素示踪、药剂用于诊断或治疗。同位素仪表用作生产自动线检测
2、或质量控制装置。 （3）射线辐照的应用。加速器及同位素辐射源已应用于工业的辐照加工、探伤、消毒、农业上的育种及放射医疗等方面。并建立了辐射物理、辐射化学等边缘学科及辐射工艺等技术部门。 （4）中子束的应用。由于中子束在物质结构、固体物理、高分子物理等方面的广泛应用，人们建立了专用反应堆提供强中子束。在辐照、分析、测井及探矿等方面也得到应用。中子的生物效应是一个重要研究方向，快中子治癌已取得一定疗效。 （5）离子束的应用。离子注入技术是研究半导体和制备半导体器件的重要手段。离子束也是用来进行无损、快速、痕量分析的重要手段。,1 原子核物理的对象2 核的基态特性之一：核质量3 核力 4 核的基态特
3、性之二：核矩5 核模型6 放射性衰变的基本规律7 衰变 8 衰变 9 衰变10 核反应 11 裂变与聚变,基本内容,学而不思则罔， 思而不学则殆。 孔子 论语为政,学习与思考,1 原子核物理的对象,学习与思考,一个深夜，担任英国剑桥大学卡文迪许实验室主任的卢瑟福，披着外衣来检查实验室，发现一位学生还在做实验。卢瑟福就问他：“你上午干什么了？”学生回答：“在做实验。”卢瑟福又问：“那你下午做什么了？”学生回答：“做实验。”卢瑟福提高嗓门问：“那你晚上又做什么呢？”学生挺直了胸脯回答：“我还在做实验。” 卢瑟福对他说：“你整天做实验，还有什么时间用于思考呢？”,核外电子的运动-原子物理,原子核-原
4、子核物理的对象,历史回顾重要人物,H.Becquerel，法国物理学家（1852-1908），1903年获得诺贝尔奖。发现了铀(U)放射现象，这是人类历史上第一次在实验室里观察到原子核现象。,H.Becquerel得到的第一张铀辐射照片,近代核物理的开始,历史回顾重要人物,M.Curie，法国物理学家（1867-1934），波兰人，1903年获得诺贝尔奖。发现钋(Po)和镭(Ra); 她的女儿(I.Joliot-Curie, 1897-1956)和女婿(F. Joliot-Curie, 1900-1958)因发现人工放射性获1934年诺贝尔奖。,历史回顾重要人物,E.Rutherford，英物
5、理学家(1871-1937)，新西兰人，1908年获得诺贝尔奖。证实了a 射线为He2+， b 射线为电子； 提出了原子的核式模型；首次实现人工核反应；培养了10诺贝尔奖获得者。,1919年卢瑟福发现了质子：,历史回顾重要人物,Paul Ulrich Villard，法国物理学家(18601934)，1900年发现射线，1907获得La Caze 奖金。,历史回顾重要人物,J.Chadwick，英国物理学家(1891-1974)，1935年因发现了中子获得诺贝尔奖。中子的发现被认为是原子核物理的诞生。,1932年，查德威克发现了中子：,历史回顾重要人物,E.Fermi，意大利物理学家(1901
6、-1954)，1938年获得诺贝尔奖。发明了热中子链式反应堆。,原子能利用的开始,历史回顾重要人物,R.L.Mossbauer, 德国物理学家(1929-1976)。1961年因为对辐射的共振吸收的研究和发现的Mossbauer效应获诺贝尔物理学奖。,历史回顾重要人物,李政道、杨振宁发现了在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄的实验所证实。,历史回顾重要人物,丁肇中，(1936)与 B.Richter, (1931)分别发现 J粒子，找到了美夸克存在的证据，1976年获诺贝尔奖。,历史回顾重要事件,1896：H.Becquerel首次发现了铀(U)放射现象; 1897：P.&M.Curie发现钋
7、(Po)和镭(Ra); 1899：E.Rutherford发现a , b 射线； 1900：P.U.Villard发现g 射线; 1903：E.Rutherford证实a 为He2+， b 为电子； 1911：E.Rutherford提出原子的核式模型； 1919：E.Rutherford首次实现人工核反应，发现了质子。 1932：J.Chadwick发现了中子;,历史回顾重要事件,1934：F.&I.Joliot-Curie发现人工放射性； 1939：O.Hahn等人发现重核裂变； 1939：N.Bohr等提出液滴模型; 1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆； 1945：在J.R.O
8、ppenheimer领导下，原子弹试爆成功， 并在广岛上空爆炸； 1952：在E.Teller领导下，氢弹试爆成功； 1952：前苏联建成第一个核电站. 。,“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。,历史回顾原子弹,在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡。“原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉。我是死神，我是世界的
9、毁灭者。”,历史回顾原子弹,历史回顾原子弹,在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多。,历史回顾原子弹,美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤。广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%。长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市总人口的37%。,历史回顾原子弹,今日美国报美国国家核安全管理局2011.10.25发布声明宣布，美国最后一枚冷战时期存放至今的B53核弹已被拆除，这种堪称美国威力最大的核武器就此寿终正寝，走入历史。,B53核弹重约4.5吨，长3.8米，直径约1.3米，威力
10、是在广岛爆炸的原子弹的600倍 ，爆破时的冲击波能够摧毁方圆6公里内的所有建筑物，有效杀伤直径为15公里。 1959年由洛斯阿拉莫斯国家实验室研制成功， 1997年退役。,前苏 已实验未生产 10亿万吨TNT前苏 沙皇炸弹 5000万吨TNT美国 B53 900万吨TNT美国 Mark16 800万吨TNT美国 B83 120万吨TNT中国 东风41 100万吨 TNT,超级核弹,美国此举主要是因为这种自由落体式核弹已经落伍，不符合现代战争的实际需要，现在可以使用其他方式，特别是导弹，大幅提高核弹命中精度。实际上，由于对地球毁灭的恐惧，大杀伤威力早就不是美俄核弹的追求。目前核航弹的威力最多为几
11、百万吨TNT当量，而多弹头洲际弹道导弹所携带的核弹头当量通常为50万吨到100万吨。原因很简单，“大当量干不过高精度”。据西方专家估计，将核武器精度提高一倍的对目标的破坏效果，相当于将当量提高一倍带来的效果的5倍。所以，在上世纪70年代，美苏等国都把核武器发展的重点放在提高精度，而非进一步增大当量上。B53的精度太差，这种由减速伞减速的无制导大型核弹的命中精度非常有限，大约为数百米，依照这个精度，即便B53能投放到苏联地下指挥所的上空，也未必能够完全摧毁地下的指挥所。,B53核弹的另一缺点太大，美国的B-52轰炸机只能装载2枚这种核弹。据介绍，由于其尺寸限制，目前只能由B-52轰炸机携带，而这
12、种亚音速、非隐身轰炸机几乎不可能穿越大国的防空网投放这种大当量核弹。在高危环境下，B-52目前往往是采用发射空射巡航导弹的方式进行作战。美军现有投放核弹的主力轰炸机则是B-2，但是其弹仓容纳不下B53核弹。 目前，美军已经有了更好的替代武器。那就是上世纪90年代研制的B61-11钻地核弹，它也是美国在冷战后，首次在没有进行核试验的情况下，利用计算机模拟技术研发出来的核弹药。该型弹药成为B-2的战斗武器。该型核弹重约545千克，长3.7米，弹体直径约0.34米，弹尾直径约0.57米，采用惯性导航系统，在机载雷达的指引下打击目标，其当量大约在40万吨左右。由于它在地下深处的爆炸，利用核爆炸所产生的
13、极强的岩土冲击波和震动来摧毁地下深层硬目标，能摧毁地下的建筑设施而不致对地面造成太大的破坏。,B61-11钻地核弹,美国 前苏冷战时期 32000枚 45000枚条约计划 1550枚 1550枚 （至2018年）目前 2150枚（部署） 50006000枚 2850枚（封存） （估计）,核弹数量,历史回顾重要事件,1958：我国建成第一座重水型原子反应堆; 1964：我国第一颗原子弹试爆成功； 1967：我国第一颗氢弹试爆成功； 1969：我国首次成功地下核实验； 1984：我国受控热核聚变实验装置顺利启动； 1988：北京正负电子对撞机首次对撞成功； 1991：秦山核电站发电成功;,中国第一
14、颗原子弹爆炸蘑菇云发展图,历史回顾原子弹,中国第一颗原子弹爆炸 中国第一颗氢弹爆炸,世界有核武器国家及地区形势示意图：红色联合国核五常，橙色事实拥核国家(印度、巴基斯坦、朝鲜、以色列)，黄色致力于研制核武器国家(伊朗)，紫色曾拥有或曾研制核武器的国家(乌克兰、白俄罗斯、哈萨克斯坦，南非、伊拉克)，蓝色被国际原子能机构认为具备核武研制能力的国家和地区(包括中国台湾、日本、韩国等)。,秦山核电站,秦山核电站,秦山三期核电站(首座重水堆),秦山三期核电站一号气轮机组728MW,岭澳核电站全景,大亚湾核电站外景,中国未来15年内 核电项目投资总额将达 4500亿元,2007年11月03日,新增投产23
15、00万千瓦的核电站的选址，将从广东、浙江、山东、江苏、辽宁、福建等沿海城市中优先选择，目前已经在这几个省市确定了13个优先选择的厂址，国家考虑在尚无核电的沿海省(区)各安排一座核电站开工建设。,北京正负电子对撞机（BEPC）示意图,注入器长202米,储存环的周长为240.4米,对撞能量2-5GeV 物理目标,北京35MeV质子直线加速器,中国原子能科学研究院HI-13串列加速器,中国原子能科学研究院实验快堆（预计2010年）,热功率65MWe，电功率25MWe。1995年12月立项，2000年5月浇灌第一灌混凝土，2002年8月实现核岛厂房封顶，2009年9月达到首次临界，预计2010年6月实现并网发电。,
