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1、武汉大学通识课课程论文课程名称：近代物理发展史论文题目：核，是福是祸？-浅谈核物理发展与应用任 课 教 师 ： 祁宁院（系）名 称：物理科学与技术学院 学 生 学 号 ：2014300710034学 生 姓 名 ：石小国学 生 专 业 ：新闻传播学类学 生 院（系）：新闻与传播学院二一五年 五 月 核、是福是祸？浅谈核物理发展与应用摘要 核物理领域自十九世纪末开创以来，已经取得看十足的发展。但即使在今天，这个星球上任何一个与核相关的事件仍会引起全球的关注。而今，世界上有关核的问题越来越多，有人说它是潘多拉魔盒里的恶魔，有人说它是人类发展必不可少的。核物理的应用领域也是越来越广泛，无论实在军事、
2、医学、工业方面，核物理都起了重要的作用。了解核物理的发展历史，了解我们人类是怎样利用核。本文将对核物理在近代以来的发展与应用进行简单的回顾，并稍微探讨其中的启示。【关键词】 核物理 开创 发展 应用 启示 Nuclear physics since the end of the 19th century since its inception, has achieved full development. But even today, any nuclear-related events on this planet are still cause for concern throughou
3、t the world. Today, nuclear-related issues in the world more and more, some say it is a Pandoras box of evil, it is said that it is essential to human development. Application is more and more widely in the field of nuclear physics, whether military, medical, industrial, nuclear physics has played a
4、n important role. Understanding the history of nuclear physics, and understand how we humans use. This will be since modern nuclear physics in the development and application of a simple review, and to explore the implications.Key words ：Nuclear physic ；initiate； develop ；application ；enlightenment0
5、.引言近年来，关于核的问题又不断地走进公众的视野，无论是伊朗和朝鲜的核问题还是2011 日本福岛的核电站泄露事件都让全球的人增加对核物理的了解，关于核的讨论在世界也是越来越多。增加对核物理相关知识的了解有助于我们更客观、全面的审视各种问题，做出正确的价值选择。也已经广泛应用，并带来了极大的社会价值。1.1 核物理的开创1896 年，这一年通常被人们看作是核物理学的开端。贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。贝克勒尔因发现放射性和居里夫人一起获得了诺贝尔奖，但贝克勒尔做实验却并不是为了发现放射性。贝克勒尔做了几种实验，一次偶然的机会，他把含铀的石头放在自己实验室书桌的抽屉里，后来
6、他发现石头附近的照片底片变色了。和平常人认为石头可能因为各种原因暴露在阳光下的想法不同，他认为一定是石头里发出了类似光的东西。他还通过实验证明了自己的猜想。贝可勒尔做了一件了不起的事，在没有人知道放射性存在的情况下，任何人都发现不了放射性的原理。贝克莱尔正是凭借其自由的想象力，发现了放射性的原理。只有这种拥有自由想象力的人才能看见新的东西。然而尽管核物理的开创了，在此后的四十多年里，人类对核物理的研究仍处于初期阶段。1.2 初期发展十九世纪末到二十世纪四十年代是核物理研究发展的初期阶段。在这一阶段，对射线的研究一直都是重点。、 和 射线很快就被发现。 射线由高速运动的氦原子核（称为 粒子）组成
7、。它的贯穿本领最小，但电离作用最强。原子核自发发射 粒子的转变称为 衰变。原子核发生 衰变后，电荷数 Z 减少 2，质子数 A 减少 4。 射线是高速运动的电子流。它的贯穿本领比 射线强，但电离作用比 粒子弱。原子核自发发射 射线的转变称为 衰变。原子核发生衰变后，电荷数改变一个单位，质量是不变 1。探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。放射性衰变研究证明了一种元素可以通过衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点，确立了衰变规律的统计性。在原子核物理学领域，一个不得不提到的人就是卢瑟福，被称为原子核物理学之父。卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念，证实放射性
8、涉及从一个元素到另一个元素的嬗变。这一发现打破了元素不会变化的传统观念，使人们对物质结构的研究进入到原子内部这一新的层次，为开辟一个新的科学领域原子物理学。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为 射线与 射线，并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究” ，他荣获 1908 年诺贝尔化学奖。1911 年，卢瑟福根据 粒子散射实验现象提出原子核式结构模型。1919 年，卢瑟福做了用 粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将之命名为质子。质子的发现可以说是首次人工实现的核反应。1.3 第二阶段二十世纪四十年代
9、到五十年代是核物理发展的第二阶段，在这一阶段，在核物理领域科学家们取得巨大的成就。1939 年，哈恩和斯特拉斯曼发现了核裂变现象；1942 年，费密建立了第一个链式裂变反应堆，这是人类掌握核能源的开端。在该阶段中，令人最印象深刻的应该是核裂变与核聚变的发展。1939 年 L.迈特纳和 O.R.弗里施首先建议用带电液滴的分裂来解释裂变现象。同年 N.玻尔和惠勒在原子核液滴模型和统计理论的基础上系统地研究了原子核的裂变过程，奠定了裂变理论的基础。1940 年，K.A.彼得扎克和 .弗廖罗夫观察到铀核会自行发生裂变，从而发现了一种新的放射性衰变方式自发裂变。核裂变很快被应用到军事领域并成为杀伤性巨大
10、的毁灭性的武器。1.4 第三阶段二十世纪五十年代至今是核物理发展的第三阶段。粒子加速技术、高能物理的发展，人们核的研究和认识进入了一个新的阶段。在这一阶段，核物理将进入大规模的应用阶段，核物理在人类生产生活中的应用成为核物理研究发展的重要课题。在现阶段，粒子加速技术已有了新的进展。由于重离子加速技术的发展，人们已能有效地加速从氢到铀所有元素的离子，其能量可达到十亿电子伏每核子。这就大大扩充了人们变革原子核的手段，使重离子核物理的研究得到全面发展 2。核物理的应用核物理距诞生不过一百多年，然而却对人类的政治、经济、军事、科技等方方面面都产生了重大的影响。特别是核物理技术在各个领域的应用让人类已经
11、无法离开核物理技术。2.1 医学领域人类对于核物理的研究起于对放射线的研究，而放射线在不久之后也首先被用于医学领域，在今天我们所知晓的给予 X 射线的 CT 扫描机，利用放射线杀死癌细胞等都是与放射线相关的医学应用。核物理在医学方面对疾病的诊断、治疗与卫生防护都有独特的作用。在诊断方面，它利用放射性核素去参与人体的代谢活动在治疗方面，其原理是利用辐射生物效应。因为放射性射线具有杀灭癌细胞的能力，通过射线可以达到抑制或者破坏病变细胞组织的目的。主要分内照射治疗和外照射治疗，以及敷贴治疗胶体治疗等，从而探测出它们在体内的行踪、分布和代谢等情况，从而达到显像和诊断的目的。在卫生防护方面，利用辐射源消
12、毒杀菌在医药消毒保存等方面用途 3。2.2 军事领域核物理在军事领域的应用就是我们所恐惧的核武器。核武器是利用核反应的光热辐射、电磁脉冲、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器的总称核武器我们通常想到的是原子弹与氢弹。这是核武器的其中的两种类型。原子弹属于裂变型核武器，氢弹属于聚变型核武器。核武器对人类的伤害是不可估量的，人类第一次也是唯一的一次在战争中使用核武器是在二战时期，美国对日本投下的两颗原子弹。在现在没有任何国家敢在实战中运用核武器，一旦爆发核战争，毁灭的将是整个世界。2.3 能源领域随着技术的发展，核能为缓解人类的能源紧张并在未来解决能源危机
13、都发挥重要的作用。现在人类主要理由核能发电。在 2013 年，全世界正在运行的核电站共有 438 座。据新华社行的核电站共有 438 座，总发电容量为 353 千兆瓦，占全世界发电量的 16%，累计运行时间已超过 1 万堆年(1 个堆年相当于核电站中的 1 个反应堆运行 1 年)。核能发电的 能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233 等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变
14、自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提 4。2.4 工农业和其他领域核物理在工农业领域的应用主要有：辐射加工、辐射探伤、物质分析、辐射杀虫、辐射毒和辐射育种等。其中辐射加工属于在工农业领域一个极为重要的应用被广泛运用于制造优质的热收缩材料、发泡材料、高效电池隔膜、电缆橡胶硫化等。也可以用于食品灭菌保鲜和医疗器械的消毒等。离子束加工则是辐射加工的一个重要方面，它可以改进甚至改变材质的某些指标，如离子注入金属材料可以提高它的耐磨、抗氧化、抗腐蚀等，离子注入陶瓷甚至可以大大提高它的导电性。而核物理在考古、环境治理等方面都发挥着独特的作用。3 核物理应用的启示核物理应用在
15、人类生产生活的各方面，我们既应该看到核物理给我们带来的益处，也要看到核物理给我们人类生存带来的威胁。如何正确的使用核物理技术是我们全人类应该思考的问题。现在很多国家比如伊朗、朝鲜仍想要发展核武器，核武器是人类自己创造的可以毁灭人类自己的武器，1945 年 8 月6 日美国在日本广岛投掷原子弹。当日死者计 8.8 万余人，负伤和失踪的为 5.1 万余人;全市 7.6 万幢建筑物全被毁坏的有 4.8 万幢，严重毁坏的有 2.2 万幢。长崎全城 27 万人，当日便死去 6 万余人。人类不得不顾虑核武器的后果。在一百多年里，已经发生多次的核泄漏事件，其中包括著名的前苏联的切尔诺贝利核电站核泄漏。核泄漏
16、事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100 倍。事故造成致癌死亡人数 10 倍于联合国作出的官方估计，全球共有 20 亿人口受切尔诺贝利事故影响，27 万人因此患上癌症，其中致死 9.3 万人。专家估计，消除这场浩劫的影响最少需要 800 年。技术对于人类来说永远是一把双刃剑，关键在于我们如何运用。我们应该把研究的重点放在如何利用核技术促进社会的发展方面，而不是去投入巨大的资金去寻求发展核武器。核物理技术本身是中性的，没有好坏善恶之分，我们不能因为它曾经给我们带来灾难而去抛弃它，也不能因为它对人类的贡献而去滥用它。参考文献1 徐四大 .核物理学.清华大学出版社.19922 林增祥.核物理学的发展历程与技术应用. 南京工业大学制药与生命科学学院3 祝铭山，林东. 浅谈核物理学在各领域中的应用. 中国科技信息- 2014 年 9 期4 于孝忠，吕国刚等合编.核辐
