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第一部分核物理基础知识第一章原子核结构、核素和同位素1原子是由什么构成的？具有什么电的性质？答：原子是由原子核和核外电子构成的。原子核带正电，核外电子带负电，原子整体呈电中性。2原子核具有怎样的性质(质量、半径)？答：原子核的质量是原子质量与核外电子质量之差。原子的质量主要集中在原子核，其半径在10-12CM量级。3具有相同质子数的原子被称为同一种元素。质子数4原子核由什么构成的？答：原子核由质子和中子构成。51摩尔（mol）的任何元素包含多少个原子？答：6.022142X1023（此即阿伏伽德罗常量）6原子的质量单位是什么？怎么定义的？答：原子的质量单位是u，1u=碳-12原子质量的1/12.（1.6605387X10-27Kg）7什么叫原子核的质量数A？的质量数分别是多少？答：原子质量都接近于一个整数，此整数叫做原子核的质量数A（等于质子数和中子数之和）的质量数分别是4、12、16、2358“质量数A＝质子数Z＋中子数N＝核子数”正确吗？为什么？答：正确，由于质子和中子的质量数都十分接近于1，而原子核是由质子和中子组成的，因而核的质量数也就是核内质子数和中子数之和，而核子即是指质子和中子，所以等式正确。9什么叫核素？用什么样的符号表示一个核素？每个符号的含义数什么？它们之间的关系如何？答：具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。其中X是元素符号，A是质量数，Z是质子数（或叫电荷数），N是中子数。A=Z+N10什么叫同位素？举例说明之。答：质子数相同，中子数不同的核素称为同位素。例如铀-235和铀-238是铀的两种同位素。11举例说明稳定线左上部的元素是什么放射性的，稳定线右下部的元素是什么放射性的？答：稳定线左上部的元素是-放射性，如C14,右下部是+放射性,如Ni57。第二章放射性基础理论1放射性一般有几种？用什么符号表示？答：放射性一般有三种：射线、射线、射线。2什么是射线？特点是什么？答：射线是高速运动的氦原子核（又称粒子）组成的。它在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转相同。它的电离作用大，贯穿本领小。3什么是射线？特点是什么？答：射线是高速运动的电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较大。4什么是射线？特点是什么？答：射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小，贯穿本领大。5“放射性现象是由原子核的变化引起的，与核外电子状态的改变关系很小。”对吗？答：对6放射性衰变服从什么衰变规律？答：放射线衰变服从指数衰变规律。就大量原子核作为整体来说，其衰变遵从规律。7是表示放射性的衰变规律吗？说明每个量的物理意义。答：是。N表示t时刻的放射性物质的量，N0表示t=0时刻的放射性物质的量，表示衰变常数。8衰变常数代表什么意义？单位是什么？答：是单位时间内每个原子核的衰变概率。单位是时间的倒数。9半衰期和平均寿命的定义是什么？答：是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间。是指放射性原子核平均生存的时间。10与的关系如何？与的关系如何？与的关系如何？答：=ln2/;=1/;=ln211什么叫放射性活度？都有什么单位来表示？答：放射性活度是指单位时间内发生放射性衰变的次数。单位是：贝克勒尔，Bq12试说明核反应与化学反应的原理和区别。答：化学反应：两个或数个原子的电子相互作用，原子核没有改变。核反应：原子核与一个粒子碰撞的结果，这时原子核发生变化，同时引起化学性质的改变，核反应只涉及原子核，反应中吸收或放出的能量大于化学反应。这种粒子可能是质子、中子、氦核或更重的核，也可能是一种电磁射线。13请解释质量亏损、原子核的结合能。答：实际上一个原子核的质量小于组成它的单个核子的质量之和，这种差异称为原子核的质量亏损。当一定数量的质子和中子聚合起来组成一个原子核后，它们亏损了质量，相应地必然放出能量；反之，为了打破一个原子核，使每个核子分离开，就必须吸收对应于质量亏损的能量。与质量亏损相应的能量叫做原子核的结合能。14什么是裂变反应？什么是聚变反应？答：裂变反应：把很重的原子核分裂为较轻的原子核的核反应。聚变反应：把很轻的原子核变成较重的原子核的核反应。15根据下面的曲线，试说明核反应为什么会放出巨大能量？图2.7-1随质量数变化的核子平均结合能答：由图可见：最轻和最重的原子核的比结合能较小，而中等质量的原子核具有较大的比结合能。因此，如果将曲线两端的轻核和重核通过核反应变成位置较为中间的原子核，则质量亏损比原来的多，这种增加的质量亏损就会释放出能量来。第三章反应堆内中子的基础知识1试说明中子的特性是什么？中子是组成原子核的核子之一，它的静止质量m稍大于质子的静止质量。不带电荷，中子在原子核外自由存在时是不稳定的，中子通过β衰变转变成质子，其半衰期为10.61min。在热中子反应堆中，瞬发中子的寿命约为10-3～10-4s，它比自由中子的半衰期短得多。中子与其它粒子一样具有了波粒二重性。，除非对能量非常低的中子，一般在反应堆中讨论中子的运动及中子和原子核的相互作用时，都把中子看成一个粒子来描述。2在反应堆物理分析中，通常按中子能量的大小把它们分为哪三类？在反应堆物理分析中，通常按中子能量的大小把它们分为以下三类：（1）快中子（E0.1MeV）；（2）中能中子（1eVE0.1MeV）；（3）热中子（E1eV）。3在反应堆内中子与原子核的相互作用方式主要有哪几种？势散射，直接相互作用复合核的形成4散射反应在反应堆中起着什么样的作用？散射是使中子慢化的主要核反应过程。5什么是慢化过程？热中子反应堆中常用的慢化剂有哪几种？慢化过程：中子在介质中发生散射损失能量，直到中子平均能量与介质平均能量相等，这个过程称为慢化过程。常用的慢化剂有：轻水，重水，石墨、铍6解释平均对数能降、慢化能力和慢化比？是每次碰撞引起的中子能量的自然对数的平均变化值，称为平均对数能降，它只与慢化剂的质量数有关，而与中子能量无关，一般来说，质量数越小，越大。慢化剂的慢化能力通常用它的平均对数能降和宏观散射截面之积来表征。称为慢化能力。慢化比是慢化能力比上中子吸收截面这样一个综合指标7热中子与10B所发生的反应为请说明这是什么反应？并说明这种反应在热中子反应堆中的重要作用？(n,α）反应在低能区，这个反应的截面很大，所以10B被广泛地用作热中子反应堆的反应性控制材料。同时这个反应的截面在很宽的能区内很好地满足1/v变化规律，因此，10B经常用来制作热中子探测器。8什么是易裂变同位素和可裂变同位素？写出最常见的裂变同位素和可裂变同位素来？一些核素，如233U，235U,239Pu和241Pu等核素在各种能量的中子作用下均能发生裂变，并且在低能中子作用下发生裂变的可能性较大，通常把它称为易裂变同位素。而同位素232Th，238U和240Pu等只有在能量高于某一阈值的中子作用下才发生裂变，通常把它称为可裂变同位素。9请解释反应式和反应式代表那种元素的那种反应？235U的裂变反应与235U辐射俘获反应。10微观截面的含义是什么？它的单位有哪些？相互关系如何？中子的微观截面与哪些因素有关？是表示平均一个给定能量的入射中子与一个靶核发生作用的概率大小的一种度量。它的单位为m2，通常用“巴恩”（或巴，缩写为b）作为单位，1b等于10－28m2。与靶核性质和入射中子的能量有关。11以下这些符号：分别代表什么微观截面？散射截面=弹性散射截面+非弹性散射截面吸收截面=中子俘获截面+裂变截面+（n，a）反应截面+……碰撞截面=散射截面+吸收截面12宏观截面是什么？用什么符号表示？其单位是什么？（3.3.2-2）把Σ称为宏观截面。宏观截面表征了一个中子在介质中穿行单位距离与该核发生相互作用的概率大小。它的单位是m-1。但是迄今为止，国际文献及工程计算中仍习惯于使用cm-1为单位。13什么叫中子能谱？中子数关于能量E的分布称为中子能谱分布。不同的反应堆，有着不同的中子能谱分布。14写出考虑到截面是中子能量的函数的核反应率R的表达式.15要计算平均截面或核反应率，首先必须知道什么按能量的分布？要计算平均截面或核反应率，就首先必须知道中子通量密度按能量的分布，即中子能谱(E）或。16核截面的数值决定于入射中子的能量和靶核的性质。核截面随入射中子能量的变化大体上存在着三个区域。试说明是哪三个区？在每个区截面各有什么特点？大体上存在着三个区域。首先是低能区（一般指E≤1eV），在该区吸收截面随中子能量的减小而逐渐增大，即与中子的速度成反比。这个区域叫做1/υ区；接着是中能区（1eVE≤103eV），在这个区域，特别是在1eV至103eV，许多重元素核的截面出现许多共振峰，这个区域也称为共振区；在E103eV以后的区域，称之为快中子区，该区的截面通常很小，而且截面随能量的变化比较平滑。17说明什么现象叫做多普勒效应或多普勒展宽？由于靶核的热运动将随着温度的增加而增强，所以这时共振峰的宽度将随温度的上升而增加，同时峰值截面也逐渐减小。这一现象叫做多普勒效应或多普勒展宽。18多普勒展宽在反应堆中有什么意义？多普勒展宽影响U-238对于中能中子的吸收截面，与燃料的自屏效应一起决定了燃料的负反应系数。