二 . 原子核的结合能• 来源——“核子”（质子和中子的通称） 之间

的 强吸引力超过了质子的静电排斥力；• 核子组成核时会产生能量（质量）的变化，服从

爱因斯坦的质能相当关系：

（ c 3108 米 / 秒； 1kg 相当于 9 1016 焦）

2cME

MH 是氢原子质量， Mn 是中子质量，M （ Z ， A ）是相应中性原子的质量。 取为原子质量单位： 1u=1.6610-24 克 9.3102MeV

• 结合能 B=B （ Z ， A ） =M·c2

• 比结合能 B/A 是每个核子分摊到的结合能，通常用 MeV/ 核子 作单位：

1MeV=1.6 10-13 焦

A)M(Z,Z)M(AZMM nH

C121

12 M

核素氘2H

氚3H

氦3He

氦4He

中等质量核 铀或钚

比结合能(MeV)

1.112 2.827 2.573 7.074 8.5 7.6

原子比结合能曲线

• 可见当铀或钚裂变为中等质量核时，每个原子质量约可放出 1MeV 的能量（裂变能）；当氘、氚或氦 3 聚合成氦 4 时，每个原子质量单位约可放出 5MeV 的能量（聚变能）。

三 . 原子核反应1 放射性同位素的衰变是随机自发的单体

核反应。常见的有三三三

三三三三三三三三三三三

三三三

或记为：

如

)He(4

2

4A

2Z

A

Z 核核

核核 4A2Z

AZ

RfSg 259

104

263

106

三三三三三三三三三三三三三三三 三

三三 三

三三 三三三三 C) 三 三三

核核 A

1ZAZ

核核 A1Z

AZ

核核 A

1ZAZ e

NC 14

7

β14

6

)( e

)( e

0F 18

8

β18

9

LiBe 7

3

7

4 Ke

三三

三三

三三三 三三三“三三三”如：

h 核核 AZ

*AZ

*AZ核 核A

Z

MeV.DD 152

66

*152

6621 yy

• 半衰期：某种放射性同位素衰变掉一半所需的时间，叫做该同位素的半衰期 T1/2 。

2 几个著名的核反应• 第一次人工核反应（卢瑟福 1919 ）

• 第一次引起人工放射性的核反应（居里夫妇1934 ）

• 导致中子发现的核反应（查德威克 1932 ）

（ ）

H(p)O)He(N 11

178

42

147

Si30

14β

253 秒

nCHeBe 10

126

42

94

镭—铍钋—铍

中子源

nPHeAl 1

0

30

15

4

2

27

13

• 第一次由中子引起的核反应（费米 1934 ）

发现 律， 1938 年获诺贝尔奖。• 首次产生超铀元素（麦克米伦和艾贝尔

森， 1939 ）

（镎） （钚）

βNeFnF 2010

209

10

199

v1

PuNpUnU 23994

β23993

β23992

10

23892

3 裂变反应：• 费米 1934 年为了想人工制造超铀元素，将中

子射进铀原子核，结果测到 4 种能量不同的三三三三三三三三

三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三“三三”三三三三三

三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三

200MeV)(~3)~(2 n

Un 23592

10

能量裂变碎片

原子核裂变（放出 2 ～ 3 个中子和 200MeV 能量）

• 历史的教训（裂变的发现走过了 4 年曲折的道路）：费米、诺达克、迈特勒等人的功过。

• 裂变的链式反应• 裂变碎片及放射性同位素• 裂变能的释放： （核能和化学能） 1kg 235U 裂变能 2700 吨煤燃烧能

裂变链式反应

4 聚变反应：• 提供太阳能的聚变反应（ 1938 年贝特循

环）：

2+ 2+ ，总的效果是：

（太阳能的来源，维持太阳不坍缩）

βHHH 211

HeHH 312

H2HeHeHe 1433

26.7MeV222HeH4 41

• 作为氢弹基础的聚变反应：

• 造氚反应：和是氢弹的基础；是中子弹的基础。

4.04MeVHHHH 1322 3.27MeVnHeHH 1322 17.58MeVnHeHH 1423

18.34MeVHHeHHe 1423

2.5MeVHHenLi 3416