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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流核安全综合知识(第一章).精品文档.核安全综合知识注册核安全工程师考试复习2010年6月核安全综合知识第一章 原子核物理基础l 考试要求l 熟悉原子结构的知识l 熟悉放射性的概念、衰变及其规律 l 熟悉射线及其与物质的相互作用 l 掌握核反应的类型 l 了解核裂变及其裂变反应的知识 核安全综合知识第一章的要求：l 复习内容1.1 原子和原子核的基本性质1.2 原子核的放射性1.3 射线及其与物质相互作用1.4 原子核反应1.5 核裂变及核能的利用核安全综合知识1.1 原子和原子核的基本性质知识要点 ： 原子与原子核 原子的壳层结构 原子核的组
2、成及其稳定性 原子核的大小 原子核的结合能 核安全综合知识l 原子和原子核（1）知识要点：原子、原子核、同位素 1896年法国科学家贝克勒尔(A. H. Becquerel)发现天然放射性现象，人类第一次观察到核变化，这一重大发现是原子核物理的开端。 万物是由原子、分子构成，每一种原子对应一种化学元素。目前，人们已知一百多种元素。 1911年卢瑟福根据粒子的散射实验提出原子由原子核和核外电子组成的假设。 核外电子运动构成了原子物理学的主要内容，而原子核内部核子的运动是原子核物理学的主要研究对象。原子和原子核是物质结构的两个层次。 核安全综合知识l 原子和原子核（2） 电子带负电荷，电子电荷的值
3、为：e=1.60217733x10-19C，且电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整倍数。电子的质量为me=9.1093897x10-31kg。原子核带正电荷，集中了原子的全部正电荷。 原子的大小是由核外运动的电子所占的空间范围来表征，原子可以设想为电子在以原子核为中心的、距核非常远的若干轨道上运行。原子的大小半径约为10-8cm的量级 。 原子核的质量远超过核外电子的总质量，原子的质量中心与原子核的质量中心非常接近。原子核的尺度只有几十飞米(1fm=10-15m=10-13cm)，而密度高达108t.cm-3 。 物质的许多化学性质及物理性质、光谱特性基本上只与核外电子有关；而放射现象则主要
4、与原子核有关 。 核安全综合知识l 原子和原子核（3） 单选题例：（只有一个答案是正确的）原子物理学的主要内容是（A）。A核外电子的运动, B 原子核的裂变，C 原子核的衰变，D 原子核中核子间的运动 。 多选题例：（有多个答案可能正确，错一个为全错）原子由原子核和核外电子组成，其中(ABCDE)。A 电子带负电荷，B 原子核集中了原子的全部正电荷，C 原子的大小半径约为10-8cm的量级， D 原子核的质量远超过核外电子的总质量，E 原子核的限度只有几十飞米。核安全综合知识l 原子的壳层结构（1）知识要点：原子的壳层、能级、跃迁 原子的核外电子称为轨道电子。原子的轨道电子离核的距离是不能取任
5、意值的，按照一定的规律形成彼此分离的壳层。 最靠近核的一个壳层称为K层，在它的外面依次为L、M、N、O壳层等，以此类推。通常用量子数n(n=1,2,3)代表壳层，并分别对应K、L、M、N、O，壳层。每个壳层可容纳2n2个电子。除了K层以外，其他壳层又可分成(2l+1，l=n-1)个支壳层，l是描述电子轨道的量子数。 处于不同壳层的电子具有不同的位能，当电子从无穷远处移动到靠近原子核的位置时是电场力作功，K层的能级最低。能级的能量大小就等于该壳层电子的结合能，要使该壳层电子脱离核的束缚成为自由电子所需做的功。结合能是负值，通常以KeV为单位，K壳层电子的结合能的绝对值最大。 核安全综合知识l 原
6、子的壳层结构（2） 用n，l，j三个量子数来描述不同的能级。其中n=1，2，3，是主量子数；l=0，1，2，(n-1)是与电子的轨道运动相关的量子数，而j是与电子的自旋运动相关的量子数，j与l的关系是j=|l1/2|。n，l，j三个量子数的不同组合区别轨道电子不同的支壳层。每个支壳层最多可容纳(2j+1)个电子 。 在正常情况下，电子先充满较低能级，但当原子受到内在原因或外来因素的作用时，低能级的电子可以被激发到高能级上（称激发过程），或电子被电离到原子的壳层之外（称电离过程），高能级电子就会跃迁到低能级上留下的空位上，并以电磁辐射的形式释放一个光子。 发生内层电子跃迁时，发射的光子能量较高，
7、而且不同元素的原子均有不同特定的能量，所以通常又称作特征X射线，其能量计算公式为：EX=hc/=E1-E2，式中h=6.6260755x10-34J.s；光速c=2.997925x108m/s；E1和E2分别是跃迁前后两个能级的能量 。 K系特征线是由K壳层之外的电子跃迁到K层空位时发射的特征X射线，同样还有L系、M系特征X射线等，跃迁还需要满足特定的选择定则 。 核安全综合知识l 原子的壳层结构（3） 单选题例：原子的核外电子称为（B）。A 自由电子，B 轨道电子，C 俄歇电子，D 康普顿电子 。 多选题例：电子轨道按照一定的规律形成彼此分离的壳层，其中各层最多可容纳的电子数分别是(BCE)
8、。A K层1个，B K层2个，C L层8个， D M层10个，E M层18个。核安全综合知识l 原子核的组成及其稳定性（1）知识要点：核的组成、核素/同位素/同质异能素、核的稳定性 1932年查德威克发现中子，海森堡提出原子核由质子和中子组成的假设 。中子为中性粒子，质子为带有单位正电荷的粒子。 中子和质子的质量相差甚微，它们的质量分别为：mn=1.00866492u，mp=1.00727646u，u为原子质量单位。1960年国际上规定把碳-12(12C)原子质量的1/12定义为原子质量单位，用u表示， 1u=1.66054020.0000010x10-27kg=931.494013MeV/c
9、2 。 任何一个原子核都可以由符号AZXN表示，N是中子数，Z是质子数或电荷数，A是核子数或质量数，X是该原子核对应的元素符号。只要元素符号X确定后，该元素的电荷数就已经确定，所以符号AX足以表示一个特定的核。 中子数和质子数都相同的原子核称为一种核素。具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元素的同位素。16O,17O,18O的天然丰度比是：99.756%、0.039%、0.205%。寿命较长的激发态原子核称为基态原子核的同质异能素或同核异能素。同质异能素所处的能态又称同质异能态，如：87mSr，87Sr。 核安全综合知识l 原子核的组成及其稳定性（2） 根据原子核的稳定性，可以把核素分为稳定的核素和不稳定的放射性核素。原子核的稳定性与核内质子数和中子数之间的比例存在密切的关系。 核素图必须是一个含有N-Z数的两维图。在现代核素图上，既包括了天然存在的332个核素(其中280多个是稳定核素)，也包括了自1934年以来人工制造的1600多个放射性核素，一共约2000个核素。 在稳定核素分布图上，相同中子数N的核素是同中异荷素；在N和Z轴截距相等的直线上的核素是同量异位素。在Z0。 m（
