陳暢之原子物理學第六講X射線原子核物理簡介

1、4Fashion:性感=骨感！X射線是波長極短的電磁波，它不會被磁場偏轉(zhuǎn)，具有很強的穿透力，而且波長越短，穿透力越強。0.1nm：軟X射線.8.1 X射線的產(chǎn)生與波動性射線的產(chǎn)生與波動性 0.1nm0.1nm0.1nm：軟：軟X X射線。射線。波動性波動性 X射線在晶體的衍射射線在晶體的衍射利用利用X X射線在晶體的衍射可以測定它的波長，射線在晶體的衍射可以測定它的波長， 晶體作為立體光柵，一束晶體作為立體光柵，一束X X射線射入晶體，發(fā)生射線射入晶體，發(fā)生衍射時，從任何一晶面上，當那些出射方向?qū)ρ苌鋾r，從任何一晶面上，當那些出射方向?qū)ζ矫娴膬A角與入射線的傾角相等的平面的傾角與入射線的傾角相等

2、的X X射線，滿足射線，滿足布拉格公式布拉格公式 n n =2dsin=2dsin n=1 n=1、2 2、. . 出射線就會加強。出射線就會加強。每個亮點為勞厄斑點每個亮點為勞厄斑點, ,對應于一對應于一組晶面組晶面. . 斑點的位置反映了對斑點的位置反映了對應晶面的方向應晶面的方向. . 由這樣一張照由這樣一張照片就可以推斷晶體的結構片就可以推斷晶體的結構. . BACd布拉格公式：布拉格公式：kdsin2, 3 , 2 , 1k布拉格公式是布拉格公式是X射線極大值滿足的方程，與光柵方程相當。射線極大值滿足的方程，與光柵方程相當。但有所不同：但有所不同：掠射角：掠射角d:d:晶面間距晶面間

3、距布拉格公式與光柵方程的不同布拉格公式與光柵方程的不同 對于普通可見光的一維光柵，對于普通可見光的一維光柵，只有一個光柵方程。而對只有一個光柵方程。而對X X射線，射線，晶體光柵是三維光柵晶體光柵是三維光柵。以立方。以立方單晶為例，其中有許多不同取單晶為例，其中有許多不同取向的原子層（晶面），他們的向的原子層（晶面），他們的晶面間距不同，因此晶面間距不同，因此X X射線有一射線有一系列的布拉格公式系列的布拉格公式 任意波長的單色可見光射到一任意波長的單色可見光射到一維光柵上，總可以在某一方向維光柵上，總可以在某一方向上得到光柵衍射的極大值，它上得到光柵衍射的極大值，它滿足光柵方程。對于滿足光柵

4、方程。對于X X射線，入射線，入射方向和晶體的位置確定后，射方向和晶體的位置確定后，則則和各個和各個d d也就確定了，也就確定了，任意任意一個一個X X射線波長就不一定恰能滿射線波長就不一定恰能滿足布拉格公式足布拉格公式，因此也就沒有，因此也就沒有X X射線的衍射極大值射線的衍射極大值觀察觀察X射線衍射的兩種方法射線衍射的兩種方法即怎樣才能滿足布拉即怎樣才能滿足布拉格公式？格公式？(a)(a)勞厄法：用連續(xù)譜勞厄法：用連續(xù)譜的的X X射線照射單晶（這射線照射單晶（這時，相當于時，相當于d d與與定，定，而而任意）任意）(b)(b)德拜法：用單一波德拜法：用單一波長的長的X X射線照射多晶或射線

5、照射多晶或旋轉(zhuǎn)的單晶（這時，旋轉(zhuǎn)的單晶（這時，相當于相當于d d與與定，而定，而任意）任意）kdsin2布拉格公式DNA results某種蛋白質(zhì)的勞厄法照片X光的波長00h cV e01.24nm(kV)hceVVX射線攝譜儀射線攝譜儀(1) 連續(xù)譜連續(xù)譜 波長連續(xù)變化的連續(xù)譜，它的最小波長只與外加電壓有關0hcVe0hvVe012398.10V埃軔致輻射：高速電子打到靶上，受靶的作用而突然減速，其一部分動能轉(zhuǎn)化為輻射能放出射線。最小波長只依賴于外加電壓V，V越大， 越小，與靶材料無關。 min連續(xù)譜，鎢靶，不同的電壓 X射線由兩部分構成，一是波長連續(xù)變化的連續(xù)譜，它的最小波長只與外加電壓有

6、關；另一部分是具有分立波長的線狀譜，波長取決于靶材料，稱為標識譜或者特征譜。 K(1)Z莫塞萊定律（測定原子序數(shù)的經(jīng)驗公式）：醫(yī)學醫(yī)學X線成像原理線成像原理X線的本質(zhì)：電磁輻射線的本質(zhì)：電磁輻射常用常用X線診斷設備：線診斷設備： X線機、數(shù)字線機、數(shù)字X線攝影線攝影設備（設備（DSA、CR、DR）和）和X線計算機斷層掃線計算機斷層掃描設備（描設備（ X線線CT）等。）等。X射線成像原理射線成像原理X線的特征線的特征X射線與物質(zhì)間的相互作用射線與物質(zhì)間的相互作用(6點點)（1）X射線的穿透作用。射線的穿透作用。 其貫穿本領的強弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關其貫穿本領的強弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關 X線的特征線的特征

7、X射線與物質(zhì)間的相互作用射線與物質(zhì)間的相互作用（2）X射線的熒光作用。射線的熒光作用。 X射線是肉眼看不見的，但當它照射某些物質(zhì)時，如磷、鉑氰化射線是肉眼看不見的，但當它照射某些物質(zhì)時，如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠使這些物質(zhì)的原子處于激發(fā)態(tài)，當它們使這些物質(zhì)的原子處于激發(fā)態(tài)，當它們回到基態(tài)時就能夠發(fā)出熒光回到基態(tài)時就能夠發(fā)出熒光，這類物質(zhì)稱熒光物質(zhì)。，這類物質(zhì)稱熒光物質(zhì)。 醫(yī)學中透視用的熒光屏、醫(yī)學中透視用的熒光屏、X射線攝影用的增感屏、影像增強器中射線攝影用的增感屏、影像增強器中的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的

8、。 （3）X射線的電離作用。射線的電離作用。 X射線雖然不帶電，但具有足夠能量的射線雖然不帶電，但具有足夠能量的X光子能夠撞擊原子中軌道光子能夠撞擊原子中軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。 鈾的化合物-鉀鈾酰硫酸鹽晶體X線的特征線的特征2. X射線與物質(zhì)間的相互作用射線與物質(zhì)間的相互作用（4）X射線的熱作用。射線的熱作用。 X射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最終都將變?yōu)闊崮?，使物體溫升。射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最終都將變?yōu)闊崮埽刮矬w溫升。 （5）X射線的化學效應射線的化學效應(感光作用和著色作用感光作用和著色作用)。 X射線能使多種物質(zhì)發(fā)生光化學反應。例如，射線能使

9、多種物質(zhì)發(fā)生光化學反應。例如，X射線能使照相底片射線能使照相底片感光。感光。（6）X射線的生物效應。射線的生物效應。 生物組織經(jīng)一定量的生物組織經(jīng)一定量的X射線照射，會產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細胞受到射線照射，會產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細胞受到損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線射線的生物效應。這個特性可充分應用在腫瘤放射治療中。的生物效應。這個特性可充分應用在腫瘤放射治療中。醫(yī)學醫(yī)學X射線成像原理射線成像原理當高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時，能夠產(chǎn)生當高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時，能夠產(chǎn)生X 射線。醫(yī)學影像診斷所

10、用的射線。醫(yī)學影像診斷所用的X線產(chǎn)生設備是線產(chǎn)生設備是X線管（線管（X-ray tube，球管）。，球管）。1X射線的產(chǎn)生與之前的介紹是一樣的！射線的產(chǎn)生與之前的介紹是一樣的！X射線的產(chǎn)生需要的基本條件射線的產(chǎn)生需要的基本條件是：是：（1）有高速運動的電子流有高速運動的電子流；（2）有阻礙帶電粒子流運動的障礙物有阻礙帶電粒子流運動的障礙物（靶），用來阻止（靶），用來阻止電子的運動，可以將電子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥倪\動，可以將電子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線光子的能量。射線光子的能量。醫(yī)用醫(yī)用X射線成像原理射線成像原理X射線的產(chǎn)生裝置射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：主要包括三部分：X射線管射線管、高壓電源高壓電

11、源及及低壓電源低壓電源，如圖，如圖3.2所示。所示。 醫(yī)用醫(yī)用X射線成像原理射線成像原理2. X射線人體成像射線人體成像使用使用X射線對人體進行照射，并對透過人體的射線對人體進行照射，并對透過人體的X射線信息射線信息進行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，即為進行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，即為X射線人射線人體成像。體成像。（1）X射線影像的形成射線影像的形成 當一束強度大致均勻的當一束強度大致均勻的X射線投照到人體上時，射線投照到人體上時，X 射線一射線一部分被吸收和散射部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播另一部分透過人體沿原方向傳播。由。由于人體各種組織、器官在密度、厚度等方

12、面存在差異，對于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對投照在其上的投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過人體射線的吸收量各不相同，從而使透過人體的的X射線強度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成射線強度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成X射線信息影像。射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識別，須通過射線信息影像不能為人眼識別，須通過一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強度分布轉(zhuǎn)換成可射線強度分布轉(zhuǎn)換成可見光的強度分布，形成人眼可見的見光的強度分布，形成人眼可見的X 射線影像。射線影像。X射線成像原理射線成像原理 人體不同密度組織與人體不同密度組織

13、與X線成像的關系線成像的關系 X射線成像原理射線成像原理 人體不同厚度組織與人體不同厚度組織與X線成像的關系線成像的關系 密度和厚度密度和厚度的差別是產(chǎn)生影像對比的基礎，是的差別是產(chǎn)生影像對比的基礎，是X線成像的基本條件線成像的基本條件醫(yī)用醫(yī)用X射線成像原理射線成像原理2. X射線人體成像射線人體成像醫(yī)用醫(yī)用X 射線膠片射線膠片醫(yī)用醫(yī)用X射線膠片的主要特性是感光，即接受光照并產(chǎn)生化射線膠片的主要特性是感光，即接受光照并產(chǎn)生化學反應，形成潛影（學反應，形成潛影（latent image）。）。 經(jīng)過對有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上的經(jīng)過對有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定

14、影等）。使膠片上的潛影轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷牟煌叶龋撚稗D(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷牟煌叶龋╣ray）分布像。）分布像。膠片感光層中的膠片感光層中的鹵化銀鹵化銀還原成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆還原成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。人體組織的物質(zhì)粒組成的黑色影像。人體組織的物質(zhì)密度高密度高，則吸收，則吸收X射線多，在射線多，在X射射線照片上銀顆粒少，所以線照片上銀顆粒少，所以呈白影呈白影；反之，如果組織的物質(zhì)；反之，如果組織的物質(zhì)密度低密度低，則，則吸收吸收X射線少，在射線少，在X射線照片上銀顆粒比較多，射線照片上銀顆粒比較多，呈黑影呈黑影。人體組織的物質(zhì)人體組織的物質(zhì)密度高的密度高的部分

15、部分，則吸收，則吸收X射線多，射線多，在在X射線照片上形成的射線照片上形成的銀銀顆粒少顆粒少，所以，所以呈白影呈白影；反；反之，如果組織的物質(zhì)之，如果組織的物質(zhì)密度密度低低，則吸收，則吸收X射線少，在射線少，在X射線照片上銀顆粒比較多，射線照片上銀顆粒比較多，呈黑影呈黑影。常見胸透照片CT醫(yī)療成像技術簡介CT，電子計算機斷層掃描，它是利用精確準直的X線束與靈敏度極高的探測器一同圍繞人體的某一部位作一個接一個的斷面掃描，是用X射線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X射線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂螅晒怆娹D(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analog/digital conve

16、rter）轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機處理成斷面圖像，進一步處理可以疊加形成立體圖像！對于很多疾病的判別起到了非常重要的指導作用！自從X射線發(fā)現(xiàn)后，醫(yī)學上就開始用它來探測人體疾病。但是，由于人體內(nèi)有些器官對X線的吸收差別極小，因此X射線對那些前后重疊的組織的病變就難以發(fā)現(xiàn)，二維的平面圖像信息顯然是不足夠很多疾病的判斷的！缺點：缺點：輻射劑量較普通X線機大的多，故懷孕婦女不能做CT檢查。CT醫(yī)療成像原子核的基本性質(zhì)原子核的基本性質(zhì)u008665. 1nmu007277. 1pmKgNCu270121066055.1121121211原子質(zhì)量AZX123111HHH67343322;LiLiHeHe1/3

17、001.2 1.5Rr ArfmAArRV30334343173030/103 . 24334mkgruArAuVmA1 1 2 ！1.0086651.0072772.015942npmmuuu2.013552dmu氘 核 質(zhì) 量 ：()pnmZmAZ mm2()pnEZmAZ mm C22()()pnnHEZmAZ mm CZmAZ mmC原子原子94B e2H()nEZmAZ mmC原子原子21.0078252 45 1.00866549.0121858uC58.163Mev 21931.5uCMeV 核子的結合能越大，原子核越穩(wěn)定。核子的結合能越大，原子核越穩(wěn)定。 中等質(zhì)量核（中等質(zhì)量核

18、（A=40-120）的結合能約為）的結合能約為8.6Mev，原子核穩(wěn)定。，原子核穩(wěn)定。 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)小于小于30的核結合能有周期性變化，最大值在的核結合能有周期性變化，最大值在A等于等于4 的倍數(shù)。的倍數(shù)。 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)30以上的以上的核，平均結合能變化不大，顯示了核力的飽和性。核，平均結合能變化不大，顯示了核力的飽和性。原子核的放射性衰變原子核的放射性衰變衰變衰變衰變放射性衰變、電子、放射性衰變、電子、X X射線是十九世紀末的三大重要發(fā)現(xiàn)，揭開了近射線是十九世紀末的三大重要發(fā)現(xiàn)，揭開了近代物理的序幕。代物理的序幕。居里夫人和鐳HeYXAZAZ4242HeRnRa42222862268842H

19、e放射性原子核自發(fā)地放射出放射性原子核自發(fā)地放射出 粒子（粒子（ ），而轉(zhuǎn)變成），而轉(zhuǎn)變成另一種原子核的過程。方程表示為：另一種原子核的過程。方程表示為： 衰變衰變 衰變的機制衰變的機制2382344UThHe)(354234904 . 22 . 144. 122313131312MevAAZRZeEc deeEEEEEE子 011XYAAZZee 011XYAAZZeedNNdt0tNNe:0NNln 20.693T00ttdNIN eI edt放射性活度（強度）2127842389921163 104.5 1020.4PoTUTCT，衰變，s，衰變，年，衰變，分0000011tttN ed

20、tNN（-dN)11.44T原子核反應原子核反應 1. 1441177218NHeHO1417( , )NpO19191919年由盧瑟福完成的。這是人類歷年由盧瑟福完成的。這是人類歷史上第一次人工實現(xiàn)史上第一次人工實現(xiàn)“點金術點金術”：使：使一個元素變成了另一個元素。一個元素變成了另一個元素。 19321932年，英國考克拉夫和瓦爾頓發(fā)明高壓倍加器，并把質(zhì)子加速到年，英國考克拉夫和瓦爾頓發(fā)明高壓倍加器，并把質(zhì)子加速到500500千電子伏，實現(xiàn)如下核反應：千電子伏，實現(xiàn)如下核反應：HeHeHLi42421173 ),(73pLi釋放的釋放的 粒子每一個具有粒子每一個具有8.9MeV8.9MeV動

21、能動能; ; 輸入能量為輸入能量為0.5MeV,0.5MeV,因此因此, ,凈輸出凈輸出能量能量17.8MeV17.8MeV。這是釋放核能的一個例子。這是釋放核能的一個例子。 CnBe129 19321932年，查德威克。在這之前，年，查德威克。在這之前，博思和貝克爾及約里奧博思和貝克爾及約里奧 居里夫婦都進居里夫婦都進行過這一實驗行過這一實驗，但他們把產(chǎn)物中子理解為，但他們把產(chǎn)物中子理解為 光子。光子。：反應前后總電荷數(shù)不變反應前后總電荷數(shù)不變反應前后總質(zhì)量數(shù)不變反應前后總質(zhì)量數(shù)不變反應前后總的運動質(zhì)量反應前后總的運動質(zhì)量 保保 持不變持不變202/ 1m mc反應前后粒子的總能量反應前后粒

22、子的總能量 守恒守恒 2mcE 20cmEk動量動量守恒：即反應前后體系的總動量守恒守恒：即反應前后體系的總動量守恒3. 3. 原子能的利用原子能的利用2351920UnXYE=21188.5-2367 .6=210(MeV)MeVMeVE2323總1038. 521010022. 62351一克鈾：一克鈾： 物理學家首次發(fā)現(xiàn)重核裂變的歷史過程：當裂變材料的體積大于當裂變材料的體積大于臨界臨界 體積體積時，才使中子數(shù)量迅速增加，如果小于臨時，才使中子數(shù)量迅速增加，如果小于臨界體積，很多中子會跑出界體積，很多中子會跑出U235U235塊塊表面，則無法表面，則無法引起鏈式反應，大約引起鏈式反應，大

23、約U235U235的臨界質(zhì)量大約為的臨界質(zhì)量大約為5050公斤左右，如果外面加上中子反射層，可以讓公斤左右，如果外面加上中子反射層，可以讓這個質(zhì)量大大減少，大約這個質(zhì)量大大減少，大約1616公斤左右，跟一個公斤左右，跟一個柚子那么大的柚子那么大的U235 U235 即可達到足夠大！即可達到足夠大！原子彈原子彈原子彈的設計原理原子彈的設計原理：使最初處于次臨界狀態(tài)的核裂變材料在瞬間達到超臨界狀態(tài)，并適時用中子源提供適量中子，觸發(fā)裂變的鏈式反應，產(chǎn)生核爆。原子彈的核原料原子彈的核原料：235U和239Pu一般情況下，一顆原子彈的核裝藥一般為1525公斤鈾235（或68公斤钚239）曼哈頓工程造出的

24、世界上第一顆原子彈：瘦子1941年12月7日，珍珠港事件爆發(fā)，這成為美國加快研制原子彈的一個轉(zhuǎn)折點。1942年6月，美國的原子彈研制計劃正式開始，由于研制計劃的總部開始設在紐約市曼哈頓區(qū)，因此叫做“曼哈頓計劃”。全美國只有12人知道整個工程情況，很多人甚至都不知道自己正在從事原子彈的研制，即便是高層領導，也只有羅斯福總統(tǒng)和陸軍部長史汀生知道內(nèi)情。當時的副總統(tǒng)杜魯門都不知道美國還有原子彈的研制計劃。1945年7月初，也就是希特勒自殺后的2個月，美國3顆原子彈終于制造出來，被分別命名為“瘦子”13000噸TNT當量“小男孩”17000噸TNT當量（廣島）和“胖子”20000噸TNT當量（長崎）。基

25、本設計：槍式構造，一部分核原料和另一部分原料分開，分別都小于臨界體積，引爆時將其中一部分射向另一部分，從而超過臨界體積引起連鎖裂變！瘦子，小男孩 第一顆原子彈 “瘦子”的基本結構 廣島 小男孩 ：U235槍式結構 長崎胖子：钚239，內(nèi)爆式結構廣島小男孩，和長崎胖子的核燃料和結構不同制造原子彈百分之九十的工作就在制造原子彈百分之九十的工作就在-純純鈾鈾235的開采和提純的開采和提純礦石開采粗加工氣體擴散法電磁分離法精制氣體離心法氣體氟化純U235同位素分離制備成“黃餅”Yellow Cake翠砷銅鈾礦 板鉛鈾礦 釩鈣鈾礦 菱鎂鈾礦 斜水鉬鈾礦 常見天然鈾礦結晶體粗煉后的產(chǎn)物”黃餅”Yellow

26、 Cake黃餅是核工業(yè)中的一種重要原料，也是核燃料生產(chǎn)過程中必需的一種中間產(chǎn)品，其主要成分是八氧化三鈾，重鈾酸八氧化三鈾，重鈾酸銨等黃色銨等黃色，常加工成餅狀，因此得名。“黃餅”通常是從粉碎后的天然鈾礦石經(jīng)多種溶液萃取，沉淀而來 .主要成分（NH）4U207(重鈾酸銨)八氧化三鈾，八氧化三鈾，目前，黃餅中已確定的成分包括重鈾酸鈉，重鈾酸氨，硫酸鈾，鈾的氫氧化物以及其它形式的鈾的氧化物。Yellow Cake黃餅進一步氟化為為四氟化鈾氣體,繼而轉(zhuǎn)化成六氟化鈾氣體，氣態(tài)狀態(tài)可以用氣體擴散法，電磁分離法，和離心機法分離出同位素U235！ 成熟的老工業(yè)法：氣體擴散法 鈾235原子約比鈾238原子輕1.

27、3，所以，如果讓這兩種原子處于氣體狀態(tài)，鈾235原子就會比鈾238原子運動得稍快一點，這兩種原子就可稍稍得到分離。氣體擴散法所依據(jù)的，就是鈾235原子和鈾238原子之間這一微小差異 這種方法首先要求將鈾轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w化合物。到目前為止，六氟化鈾是唯一合適的一種氣體化合物。這種化合物在常溫常壓下是固體，但很容易揮發(fā)，在56.4即升華成氣體。鈾235的六氟化鈾分子與鈾238的六氟化鈾分子相比，兩者質(zhì)量相差不到百分之一，但事實證明，這個差異已足以使它們分離了。 六氟化鈾氣體在加壓下被迫通過一個多孔隔膜。含有鈾235的分子通過多孔隔膜稍快一點，所以每通過一個多孔隔膜，油235的含量就會稍增加一點，但是增加

28、的程度是十分微小的。因此，要獲得幾乎純的鈾235，就需要讓六氟化鈾氣體數(shù)千次地通過多孔隔膜。 氣體擴散法投資很高，耗電量很大電磁分離法目前分離鈾同位素的通用辦法：離心機通過氣體離心機的級聯(lián)，將天然鈾中豐度0.7%左右的鈾235，逐步濃縮到4.5%左右;這個過程是以六氟化鈾形式存在的.提取好的鈾235金屬钚钚-239的提取的提取核武器關鍵技術核武器關鍵技術-钚生產(chǎn)钚生產(chǎn)钚钚-239原子彈另外一個核心部件：用以引爆的中子源 原子彈中的原子彈中的中子源中子源均為小型中子源，主要是均為小型中子源，主要是自發(fā)自發(fā)裂變中子源裂變中子源，對放射性同位素自發(fā)裂變產(chǎn)生的，對放射性同位素自發(fā)裂變產(chǎn)生的粒子（即中子

29、）輻射進行聚焦，照射在原子彈的粒子（即中子）輻射進行聚焦，照射在原子彈的反應堆芯上，引發(fā)劇烈的核裂變鏈式反應，從而反應堆芯上，引發(fā)劇烈的核裂變鏈式反應，從而引爆原子彈。（反應堆芯是由適當數(shù)量高濃縮濃引爆原子彈。（反應堆芯是由適當數(shù)量高濃縮濃縮鈾或钚組裝成一個超臨界質(zhì)量體，只要核鏈式縮鈾或钚組裝成一個超臨界質(zhì)量體，只要核鏈式反應開始就會的大幅增長的數(shù)量）反應開始就會的大幅增長的數(shù)量） 中子源中子源平時處于屏蔽狀態(tài)，另外，反射聚焦鏡平時處于屏蔽狀態(tài)，另外，反射聚焦鏡也未旋轉(zhuǎn)至最佳角度，啟動受定時器等裝置控制，也未旋轉(zhuǎn)至最佳角度，啟動受定時器等裝置控制，故中子源在為啟動起爆指令前都在原子彈內(nèi)是很故中

30、子源在為啟動起爆指令前都在原子彈內(nèi)是很穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。 最常用的自發(fā)裂變源是放射性的同位素最常用的自發(fā)裂變源是放射性的同位素锎锎- 252。 CF - 252 中子源通常是中子源通常是1 / 4“至至1 / 2”直徑直徑1“到到2”的長度。當?shù)拈L度。當購買新的一個典型的購買新的一個典型的CF - 252中子源放出中子源放出1 107到到1 109個中子每秒之間，但與一個半衰期為個中子每秒之間，但與一個半衰期為2.6年，這個年，這個中子的產(chǎn)出率下降到這原始值在中子的產(chǎn)出率下降到這原始值在2.6年的一半。一個典型年的一半。一個典型的的CF - 252中子源的價格是由中子源的價格是由150,000至

31、至200,000美元。美元。锎锎- 252中國四種新型核導彈4種種“可攜帶核彈頭可攜帶核彈頭的彈道導彈的彈道導彈”（“東東風風-21”、“東風東風-31”、“東風東風-31A”和和“巨巨浪浪-2”），東風-21中程彈道導彈 東風東風-21是中國是中國80年代末年代末研制成功的機動式中程研制成功的機動式中程彈道導彈，是解放軍首彈道導彈，是解放軍首款固體燃料式彈道導彈，款固體燃料式彈道導彈，編制在二炮部隊下，在編制在二炮部隊下，在二炮發(fā)展史上具有里程二炮發(fā)展史上具有里程碑意義。其最新改型通碑意義。其最新改型通過加裝多種彈頭誘餌使過加裝多種彈頭誘餌使反導系統(tǒng)難以攔截，而反導系統(tǒng)難以攔截，而且打擊精度

32、接近巡航導且打擊精度接近巡航導彈，因而成為解放軍裝彈，因而成為解放軍裝備序列中先進程度最高備序列中先進程度最高的武器。的武器。東風-31戰(zhàn)略核導彈東風31型導彈性能：射程：8000公里彈長：13.4米 彈徑：2.25米 彈重： 17噸 彈頭：一枚700公斤的100萬噸級當量熱核彈頭；或3枚9萬噸級當量分導熱核彈頭 巨浪2北約編號：CSS-N-4Mod0 結構：兩級 燃料：一級固體，二級液體 最大射程：8600公里 質(zhì)量：23噸 彈頭當量：3-4枚25萬噸分導式熱核彈頭 核電站 核電站是怎樣發(fā)電的呢？簡而言之，它是以核反應堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，

33、來加熱水使之變成蒸汽。使核能轉(zhuǎn)變成熱能。蒸汽通過管路進入汽輪機，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，使機械能轉(zhuǎn)變成電能。一般說來，核電站的汽輪發(fā)電機及電器設備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應堆。原子核 核子平均結合能（MeV） 1H2H3H3He4He6Li7Li01.1112.8262.5727.07205.33035.60442231114.0HHHpMeV2231123.25HHHenMeV324212HeHHe18.3MeVp總效果：總效果：2412622243.15HHepnMeV23411217.6HHHenMeV2011.44.144410cefmMeVEKeVrfm85.6 10 K氫彈氫彈 氫彈是利用氘氫彈是利用氘(重氫重氫) 、氚、氚(超重氫超重氫) 等輕原子核的聚等輕原子核的聚變反應瞬時釋放出巨大能量而實現(xiàn)爆炸的核武器變反應瞬時釋放出巨大能量而實現(xiàn)爆炸的核武器,也稱也稱