《m放射性和核反應》PPT課件

1、第十二章放 射 性 和 核 反 應 放射性衰變過程自發(fā)核反應 放射性衰變動力學 核的穩(wěn)定性和放射性衰變類型的預測質量虧損和核結合能 核裂變與核聚變 超重元素的合成 習題: 4, 5, 7, 10, 13, 15, 18, 20(1)、(3)、(5)、(7、)(9)、(11)、(13)要點 原子核通過自發(fā)衰變或人工轟擊而進行的核反應與化學反應有根本的不同： 第一，化學反應涉及核外電子的變化，但核反應的結果是原子核發(fā)生了變化。 第二，化學反應不產生新的元素，但在核反應中，一種元素嬗變?yōu)榱硪环N元素。 12.1 放射性衰變過程自發(fā)核反應 第三，化學反應中各同位素的反應是相似的，而核反應中各同位素的反應

2、不同。 第四，化學反應與化學鍵有關，核反應與化學鍵無關。 第五，化學反應吸收和放出的能量大約為10103 kJmol1，而核反應的能量變化在108109 kJmol1。 最后，在化學反應中，反應前后物質的總質量不變，但在核反應中會發(fā)生質量虧損。 12.1.1 基本粒子簡介 基本粒子是泛指比原子核小的物質單元，包括電子、中子、質子、光子以及在宇宙射線和高能原子核實驗中所發(fā)現的一系列粒子。 已經發(fā)現的基本粒子有30余種，連同它們的共振態(tài)(基本粒子相互碰撞時，會在短時間內形成由二個、三個粒子結合在一起的粒子)共有300余種。 許多基本粒子都有對應的反粒子。 每一種基本粒子都有確定的質量、電荷、自旋和

3、平均壽命，它們多數是不穩(wěn)定的，在經歷一定的平均壽命后轉化為別種基本粒子。 一些重要的基本粒子的性質已經確定并列成了表，認識這些基本粒子的特性對了解放射性衰變具有重要意義。 根據基本粒子的靜止質量大小及其他性質差異可將基本粒子分為四類：光子、輕子、介子和重子(包括核子，超子)。 物質是無限可分的，基本粒子的概念將隨著人們對物質結構認識的進展而不斷發(fā)展。 事實上，“基本粒子”也有其內部結構，因而不能認為“基本粒子”就是物質最后的最簡單且基本的組成單元，而且，也并非所有的基本粒子都存在于原子核中，一些基本粒子，如正電子、介子、中微子等都是核子(質子和中子的總稱)核子以及質能相互作用的副產物。 一些重

4、要的基本粒子的特征 正電子在獨立存在時是穩(wěn)定的，但與電子相遇時就一起轉化為一對光子。 反質子P與質子具有相同的特征，只是電荷相反，在自然界反質子不能穩(wěn)定存在，因為它能同物質相互作用而迅速毀滅。 如果由一個中子10n變?yōu)橐粋€質子11P和一個電子 01e(三個粒子的自旋均為1/2)時, 為了平衡自旋需要生成一個中微子00。中微子靜止質量為0, 電中性, 自旋1/2，以光速運動, 幾乎不被物質所吸收, 穿透力極強。 可以將中子看成是被等量的負電荷所圍繞的質子，作為一個整體，中子是電中性的。 12.1.2 放射性射線 天然放射性核素在衰變時可以放出三種射線： (1) 射線 42He2 射線是帶二個正電

5、荷的氦核流，粒子的質量大約為氫原子的四倍，速度約為光速的1/15，電離作用強，穿透本領小，0.1 mm厚的鋁箔即可阻止或吸收 射線。 母核放射出 射線后，子體的核電荷和質量數與母體相比分別減少2和4。子核在周期表中左移二格，如 22688Ra 22286Rn242He2。 一般認為, 只有質量數大于209的核素才能發(fā)生 衰 變，因此，209是構成一個穩(wěn)定核的最大核子數。 (2) 射線 01 (或01e) 射線是帶負電的電子流，速度與光速接近，電離作用弱，穿透能力約為 射線的100倍。 核中中子衰變產生01： 10n 11P01e00 核素經 衰變后，質量數保持不變，但子核的核電荷較母核增加一個

6、單位，在周期表中位置右移一格。如 21082Pb 21083Bi01e (3) 射線 射線是原子核由激發(fā)態(tài)回到低能態(tài)時發(fā)射出的一種射線，它是一種波長極短的電磁波(高能光子)，不為電場、磁場所偏轉，顯示電中性，比X 射線的穿透力還強，因而有硬射線之稱，可透過200 mm厚的鐵或88 mm厚的鉛板，沒有質量，其光譜類似于元素的原子光譜。 發(fā)射出 射線后，原子核的質量數和電荷數保持不變，只是能量發(fā)生了變化。 (4) 射線 01或01e 作為電子的反物質，它的質量和電子相同，電荷也相同，只是符號相反。 衰變可看成是核中的質子轉化為中子的過程： 11P 10n01e00 式中00是反中微子。當粒子中和一

7、個電子時，放出兩個能量為0.51 MeV的 光子(這種現象叫“湮沒”)。 2 (5) K 電子俘獲 人工富質子核可以從核外K層俘獲一個軌道電子，將核中的一個質子轉化為一個中子和一個中微子：11P01e 10n0074Be01e(K) 73Li00 在K 電子俘獲的同時還會伴隨有X 射線的放出，這是由于處于較高能級的電子跳回K層，補充空缺所造成的。 (6) 中子(10n)輻射 具有高中子數的核都可能發(fā)生中子衰變，不過，由于核中中子的結合能較高，所以中子衰變較為稀少。 8736Kr 8636Kr10n12.1.3 放射性衰變系 在自然界出現的天然放射性核素，按其質量，可以劃分為Th、U和Ac三個系

8、列。 其中Th、U和Ac是三個系列中半衰期最長的成員。它們通過一系列的和衰變, 變成原子序數為82的鉛的同位素。 Th(4n)系，包括13種核素，由23290Th 20882Pb; U(4n2)系，包括18種核素，由23892U 20682Pb; Ac(4n3)系，包括15種核素，由23592U 22789Ac 20782Pb。 括號中的數字表示一個特定系列的所有成員其質量數都可以恰好被4整除，或者被4整除后的余數為2或3。 在上述三個系中, 系與系間沒有交錯, 即一個序列的核不能衰 變?yōu)榱硪恍蛄械暮恕?0步衰變14步衰變3步衰變8步衰變 在發(fā)現了人造的鈾后元素之后，又增添了镎系： Np(4n

9、1)系，包括15種核素，由24194Pu 23792Np 20983Bi。 Np系與Th、U、Ac三系有明顯的差別，它的最終產物為20983Bi而不是82Pb。11步衰變2步衰變 系列的衰變步驟可根據系列的始末成員的質量和核電荷及、射線的知識所獲得。 如對Th系，假定放射了a個粒子和b個粒子，則 質量變化數為 2322084a，a6； 核電荷變化為 90822ab，b4。 即23290Th經過6次衰變和4次衰變(共10步衰變)變?yōu)?0882Pb。 12.2 放射性衰變動力學 12.2.1 衰變速率和半衰期 1 放射性衰變定律 放射性衰變速率R(或放射性物質的放射活性A)正比于放射核的數量N。由

10、于R或A都是放射性核隨時間t的變化速率，所以ARdN/dtN或 ARdN/dt N 式中為衰變常數，與核的本性有關，負號表明N隨時間的增加而減少，整理方程有dN/N dt1nN tC 其中C為積分常數, 當t0, ClnN0, 式中N0為N的初始值。 2.303 經過變換，有1nN1nN 0 t即 NN 0et或 t lg N/N0 這就是放射性衰變定律。 使用兩套單位來計量衰變的速率： 居(里)(Ci)，定義為一個放射源每秒發(fā)生3.7001010次衰變； 盧(瑟福)(rd)，定義為每秒衰變1106次，顯然， 1 Ci3.70104 rd 2 半衰期 放射性樣品衰變掉一半所用的時間稱為半衰期，

11、記作t1/2，它是特定核素的一個特征性質。 由于NN0/2，所以，根據放射性衰變定律， t1/2 lg 1/2 lg 20.693/ 以lg N對時間t作圖可以間接測定半衰期： lg Nlg N0 t/2.303 lg N00.693 t/(2.303t1/2) 直線的斜率為0.693 t/(2.303t1/2)，由此可算出t1/2。2.3032.303 3 平均壽命 平均壽命是樣品中放射性原子的平均壽命： 知道了t1/2即不難計算出t平均。 例：1 g RbC1(相對分子質量120.9)樣品的放射活性為0.478 mrd, 已知樣品含27.85 的87Rb, 求87Rb的t1/2和t平均。

12、解：1 g RbCl中含87Rb的原子數為N N10.27851.391021由于 RN0.478 mrd 0.478106478 (個/s) 478/1.3910213.441019 (s1) t1/20.693/0.693/(3.441019)6.41010 (年) t平均6.41010 9.21010 (年)6.0221023120.9dNdt 478 N 10.693 3 地球年齡及年代鑒定 根據礦物中不同核素的相對豐度()和有關的t1/2可以進行地球年齡及年代的估算。 如有一種瀝青鈾礦，其中(238U):(206Pb)22:1，已知238U的半衰期為4.5109 年，且假定所有的20

13、6Pb都是由238U衰變得到，則 n(238U) : n(206Pb)22/238 : 1/20619 : 1 設地球誕生時238U為20 mol，206Pb為0 mol， t地球 lg lg 3.3109 (年)2.303 2.303 20 0.693/(4.5109) 19 2 38U的原始量 238U的現有量 按照同樣的原理，只要測出死亡植物中14C:12C的比值即可近似地計算動、植物死亡的年代。其根據是大氣中由于宇宙射線內的中子與147N反應不停地生成146C： 147N10n 146C11P 而146C也發(fā)生衰變： 146C 147N01e00， t1/25720 年 當達到平衡時，

14、大氣中CO2的146C:126C1012。 活著的動、植物從大氣中吸收CO2，動物和人體食取植物，因而都有同樣的14C:12C比值。 當動、植物死亡后, 吸入146C活動停止, 而146C的衰變卻不間斷地進行, 故146C:126C比值下降。設法測得此比值并與活體中的比值1012比較，即可算出動、植物死亡的時間。 例：測得某古尸146C:126C比值為0.51012，計算古尸的年代。 解：由 lg t/2.303有 lg 又 0.693/t1/2， t1/25 720 年， N01012，N0.51012； t lg 5 722 (年)NN02.303t57202.303 1012 0.693

15、 0.51012NN012.2.2 反應級數 所有的衰變反應都是一級反應，因為衰變不依賴核外的任何因素。 例如，13153I 釋放出一個 粒子而發(fā)生衰變： 13153I 13154Xe01e00 其衰變反應的速率表達式可寫為： ARN 和大多數化學反應不同，自發(fā)放射性衰變的速率不隨溫度的改變而改變。 12.3 核的穩(wěn)定性和放射性衰變類型的預測12.3.1 中子和質子的穩(wěn)定比例 前述或輻射以及K電子俘獲都是核內質子與中子的轉化過程，但究竟取何種方式顯然取決于核內中子與質子的相對比例n/p。 對于原子序數較小(z小于20)的元素，最穩(wěn)定的核是核中np，或n/p1。 質子數增加, 質子質子排斥增大,

16、 以致需要更多的中子以降低質子間的斥力, 從而形式穩(wěn)定的核。因而n/p可以逐漸增大到約1.6, 超過這個比值, 可發(fā)生自發(fā)裂變。 中子數富余的核(具有高的n/p值)將以子核n/p比值減小的方式衰變，這可以有以下幾種方式： (1) 輻射 此時，一個中子轉變?yōu)橐粋€質子，n/p減小，如 146C 147N01e 14156Ba 14157La 14158Ce 14159Pr (2) 中子輻射。如 8736Kr 8636Kr10n00 另一方面，若核中質子富余(有低的n/p值)，則衰變產生的是正電子輻射、 K-電子俘獲和輻射以減少它的核電荷： (1) 正電子輻射。如 1910Ne 199F01e00

17、(2) K-電子俘獲。如 4019K01e 4018Ar00 (3) 輻射。如 23892U 23490Th42He 12.3.2 核子的奇偶性 對天然存在的穩(wěn)定核素進行統(tǒng)計發(fā)現，原子序數為偶數的元素的穩(wěn)定同位素的數目遠遠大于原子序數為奇數的元素的穩(wěn)定同位素的數目。具有奇原子序數的元素的穩(wěn)定同位素的數目總不會超過兩個，但偶數原子序數元素的穩(wěn)定同位素卻有很多。 在天然存在的核素中，具有質子、中子為偶偶組成的核素的數目大于具有偶奇、奇偶、奇奇組成核素三者的總和，具有奇奇組成的穩(wěn)定核素極少見(上表)。 多數元素的質子數和中子數都為偶數這一事實是核中 核子成對的一個證據，就像核外的電子成對一樣，核 內

18、的質子和中子也是成對的。12.3.3 幻數理論 穩(wěn)定的天然同位素的核子常出現一些神奇數字(稱為幻數)。 對質子，幻數為2，8，20，28，50和82； 對中子，幻數為2，8，20，28，50，82和126。 具有幻數個質子或中子的原子核，通常要比在周期表中與之相鄰的原子更穩(wěn)定一些。 電子也有幻數，分別為2，10，18，36，54和86，恰好是稀有氣體的原子序數。 核中神奇數字的出現表明核有能級。 盡管從N/P比，偶奇類型核和神奇數字常能正確地預測出放射性，但有時也有偏差。 例如，對于核素84Be和147N，84Be的中子/質子比為1:1，是偶偶核，但84Be卻是放射性的，衰變的半衰期為2101

19、6 s。 相反，147N的N/P比為1:1，是一個奇奇核，但147N卻不具有放射性(大多數奇奇核都有放射性)。 這些都表明，有時必須計算伴隨核反應的能量變化，才能正確地預測一個核會發(fā)生怎樣的衰變。 12.4 質量虧損和核結合能 按照Einstein的質能相當定律，EmC2，一定的質量必定與確定的能量相當。 如與1 g的質量所相當的能量為： EmC2103 kg(2.997 9108 ms1)2 8.9821013 m2kgs2 8.9821010 kJ 約為2 700 t 標準煤燃燒所放出的熱量。 與l amu(原子質量單位，1.660 541027 kg)的質量相當的能量為： E1.660

20、541027(2.997 9108)2 1.492 391013 kJ 由于1 MeV1.602 181016 kJ，所以，與 l amu的質量相當的能量為： E1. 492 391013/1.602 181016 931.5 (MeV) 質能相當定律說明，質量是能量的另一種形式。 靜止的粒子所具有的能量與它的靜止質量成正比； 運動著的粒子比靜止時質量大，因為它具有靜止質量和由于它的動能所增加的質量。 一個穩(wěn)定的核所具有的能量必定小于它的組元粒子的能量之和，否則它就不能生成。 對應地，一個穩(wěn)定核的質量必定小于組成它的各組元粒子的質量，其間的差額叫做質量虧損。 質量虧損是可以計算的。以94Be核

21、為例，鈹核含4個質子和5個中子，已知一個質子的質量等于1.007 28 amu，一個中子的質量1.008 67 amu，一個電子的質量0.000 548 58 amu，鈹的相對原子質量為9.012 19 amu，所以，質量虧損： m(41.007 2851.008 67) (9.012 1940.000 548 58) 0.062 76 (amu) 根據質能相當定律可以算出由自由核子結合成94Be核時放出的能量稱作核的結合能(B)。 B0.062 76931.5 58.5 (MeV) 核的結合能因核內核子數不同而不同。因此，特定的核素有特定的結合能，為了比較各種核素核的穩(wěn)定性，我們可以計算核素

22、的平均結合能(B)。 平均結合能B總結合能B/核子數 因此94Be核的平均結合能為58.5/96.50 MeV； 而21H、42He和5626Fe核的平均結合能分別為1.075、7和8.79 MeV。 平均結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性。 12.5 核裂變與核聚變 12.5.1 核裂變 原子核發(fā)生自發(fā)分裂或在受到其他粒子轟擊時分裂為兩個質量相近的核裂塊(也有分裂為更多裂塊的情形，但概率很小)，同時還可能放出中子的過程叫核裂變。 原子核裂變時，釋發(fā)出巨大的能量。這是因為，重核的平均結合能較小，不穩(wěn)定，在分裂為平均結合能大的較輕的核素時，有部分結合能釋放之故。 以慢中子轟擊235U為例，裂變產物

23、從30Zn到64Gd等30多種元素超過200種以上的放射性核素，但質量數均不小于72和大于162，其中概率最大(60 )的為A95和139。假定這是95Sr和139Xe，則 235U 1n 95Sr 139Xe 21n 質量 235.042 3 1.008 7 94.905 8 138.905 5 1.008 7 m235.042 31.008 794.905 8 138.905 521.008 7 0.222 3 (amu) 或 E 207 (MeV)。 235U核在裂變時，可能放出24個次級中子，假定其中有兩個能繁殖進一步的裂變反應，即一分為二，二分為四，則在n次之后，將獲得2n個中子。

24、計算表明，在106 s中有大約85個裂變，以致15 kg 235U在差不多不需什么時間產生的裂變就能放出1012 kJ能量，這樣將引起猛烈的爆炸。 總之，只要倍增系數K(N/N0，N0為前一代的中子數，N為后一代的中子數)大于1，哪怕K1.001，最后必然引起核爆炸。除235U之外，233U和239Pu也具有相同的性質。 第二次世界大戰(zhàn)美國投在日本廣島、長崎的原子彈, 其中一顆是鈾彈，另一顆則是钚彈。 慢中子引起235U裂變的概率比快中子大，而235U裂變產生的次級中子為快中子。 為了進行可控制的慢中子鏈式裂變反應，設計了稱作核反應堆的裝置。堆中置入核燃料235U，開始裂變產生的快中子在與減速

25、劑重水或石墨多次碰撞中速率被減慢成慢中子，并在鈾燃料中插入可移動的能吸收多余中子的Cd(或Gd、B等)控制棒，使培增系數恰好等于1。這樣就可以讓鏈式裂變緩慢進行并放出大量的熱能。 核反應的熱能如果用熱交換器產生高壓水蒸氣，推動汽輪機帶動發(fā)電機用以發(fā)電，這樣得到的電通常稱作核電。核電的成本低，核燃料容易運輸和儲備，比燃煤干凈。 利用核反應堆可以制取放射性同位素或其他核燃料, 如用中子轟擊5927Co、23892U和23290Th分別得到6027Co、23992U和23390Th。前者用于癌癥化療，而23992U和23390Th分別經過兩次衰變變成新的核燃料23994Pu和23392U。 12.5

26、.2 核聚變 輕原子核在相遇時聚合為較重的原子核并放出巨大能量的過程叫核聚變。如 2H2H 3He1n 放出3.25 MeV的能量； 2H2H 3H1H 放出4.00 MeV的能量； 3H2H 4He1n 放出17.6 MeV的能量； 3He2H 4He1H 放出18.3 MeV的能量。 四個反應的總和耗掉了六個2H，放出了43.2 MeV的能量，平均每個2H放出7.2 MeV，單位核子放出能量為3.6 MeV。 通過比較發(fā)現，單位質量235U裂變放出的能量為207/235 0.88 MeV，只是單位質量2H聚變能量3.6 MeV的四分 之一左右。 聚變反應必須在高溫條件下(加熱使氘核獲得足夠

27、的動能以克服氘核間的斥力)才能進行。所需溫度在108 以上，故聚變反應也稱為熱核反應。 所謂氫彈實際上是用235U裂變產生108 以上的高溫引發(fā)氫的同位素聚變的熱核反應。當然這樣的熱核爆炸目前是無法控制的。 太陽是一個巨大的聚變能源。太陽上有幾十億立方千米體積的1H，每天都在進行著聚變反應： 411H 42He2 01e 并有能量61018 kJ到達地球表面養(yǎng)育全人類和所 有生物。 前面曾經提到，用加速的多電荷“重”離子作轟擊粒子的核反應可以合成出原子序數從99到109的超鈾元素。若能將這種核反應引伸到原子序數更高的起始物質，也許可以合成出原子序數更大的超重元素。12.6 超重元素的合成 12

28、.6.1 關于元素穩(wěn)定性的討論 超重元素一般是指原子序數為110126的元素(也有人認為是指原子序從108128的元素), 隨著原子序數的增加, 這些人工合成元素的壽命越來越短(如104號元素只能存在0.10.5 s)，且合成出來的原子的數目也越來越少，因而使人們對新元素的發(fā)現產生一些錯覺，認為重元素的發(fā)現是不大可能的。 科學工作者對元素能否穩(wěn)定存在作了一些探討： (1) 關于元素穩(wěn)定性的經驗規(guī)則 經驗發(fā)現，具有2、8、28、50、82、126(這些數字被稱為幻數)個質子或中子的原子核，通常要比在周期表中與之相鄰的原 子更穩(wěn)定一些。 經驗規(guī)則之一就是具有幻核子數的核有突出的穩(wěn)定性。 經驗規(guī)則之

29、二，具有質子數和中子數均為偶數的原子核， 比通常具有奇 數的質子或中子的核更為穩(wěn)定。 經驗規(guī)則之三，確定一個同位素是否穩(wěn)定，主要看中子數與質子數之比(N/P)：原子序數較小的元素，其比值為1的原子核穩(wěn)定，隨原子序數增大這個比值增加。 因為質子數增多，質子間斥力加大，這就要求有更多的中子來使原子核趨于穩(wěn)定，左圖示出了穩(wěn)定核的中子質子比例圖。(1.5:1) Hg(1.5:1) Sn(1.5:1) Zr(n:p)(1:1)120 50200 8090 400 10 20 30 40 50 60 70 80 質子數穩(wěn)定核中，中子數對質子數的比值圖中子數(2) 穩(wěn)定島的假說 “穩(wěn)定島”假說認為, 形成穩(wěn)

30、定同位素是在一定的范圍內出現, 在這個范圍內組成了一個穩(wěn)定同位素區(qū), 其四周被不穩(wěn)定的同位素如“海洋”一樣包圍著(下圖), 穩(wěn)定同位素在不穩(wěn)定同位素中形成了如屹立在“海洋”中的“山脈”或稱“穩(wěn)定島”。按此, 在105106號元素附近開始進入不穩(wěn)定海洋, 越過海洋, 出現穩(wěn)定島，這個島相應于質子數的范圍為110126或108128, 中中子數的范圍為76190。島中最高的山峰相應于原子序數114，中子數為184的元素，島的周圍為不穩(wěn)定的元素。 有人預測Z114的元素的半衰期可達到1016年。這種半衰期較長的元素似乎應在自然界中存在，目前科學工作者正在廣泛地尋找這個元素，但尚未發(fā)現。 但是，合成超

31、重元素的艱巨性體現在超重元素原子核的不穩(wěn)定性，合成的困難性和測試技術的局限性三個方面。 一方面，原子核的穩(wěn)定性受兩個因素的制約： 原子核的質量數； N/P比。 隨著原子序數的增加，核電荷不斷增加，以致需要更多的中子以降低質子間的斥力。但同時，N/P比增加，核的質量數增加。結果是核變得太大而不穩(wěn)定，可發(fā)生自發(fā)的裂變。 第二方面，人工核反應隨著質量數的增加而變得更加困難。 此時，若使用的轟擊粒子“核彈”太輕，則會被強大的靶核電荷排斥而達不到復合的目的。如果核彈的能量太大，結合的核太“熱”，也會導致復合核的裂變。 而且，即使達到上述要求，由于核反應中由非平衡狀態(tài)自發(fā)地趨于平衡狀態(tài)的“弛豫現象”，使得

32、有效轟擊率大大降低。據報道，在合成109號元素Mt的實驗中，核彈粒子58Fe和靶核粒子209Bi在1014次接觸中，只有一次成功。對靶核轟擊了一周之久，才鑒定到一個109號元素Mt的原子核。 最后，由于原子核越重越不穩(wěn)定，半衰期也越來越短，這樣，必然給測試工作帶來極大的困難。因為要完成必要的鑒定工作是需要時間的。 如果新核的半衰期太短(如107Bh為(12)103 s，108Hs也只2103 s)，要在短時間內完成化學實驗工作是非常困難的，而如果對一個新元素缺乏應有的化學鑒定，那就難于準確地評價該元素的性質和地位。 目前，盡管在合成超重元素方面存在上述種種困難，但科學家們仍然在為實現此目標而頑

33、強地努力著。 事實上，目前世界上很多地方都在改建或新建更強大的加速器，以提高加速粒子能量。 在測試方面也發(fā)展了許多快速、有效的鑒測方法以適應短壽命元素的化學鑒定工作。 可以深信，隨著科學技術的飛速發(fā)展，人類合成超重元素的日子不會太遠了。12.6.2 超重元素的合成 由一個運動的粒子如(42He2), (01e), (01e)，(00)，d(21H)，P(11H)和n(10n)等粒子和一個目標核發(fā)生碰撞而引發(fā)的核反應稱為誘導核反應，其中運動粒子稱為轟擊粒子，靜止的粒子稱為靶核。 例如，用粒子轟擊14N核，產生一個質子和17O。 147N42He 178O11H 誘導核反應有時又被稱為粒子粒子反應

34、，因為一種粒子是反應物，另一種粒子是產物。 誘導核反應也叫嬗變反應，即由一種元素轉變?yōu)榱硪环N元素的反應。 至今，用誘導核反應已經合成出了2 000多種(人工)放射性核素。93109號元素的合成 表中的反應式可用一個通式X(x，y)Y來表示，式中X、x、y、Y依次表示靶核、入射粒子、出射粒子、生成的新核。 如239Pu(, n)242Cm代表反應： 23994Pu42He 24296Cm10n 在通式中的符號上未標出原子序數，這是因為元素符號本身就代表著它。 當轟擊粒子是帶正電的粒子時，它必須有很高的動能才能克服它們與靶核之間的靜電排斥。為使轟擊粒子具有必需的能量，必須用加速器對轟擊粒子加速。 用加速的多電荷“重”離子作轟擊粒子