核化学

1964年10月16日15时,中国在西部的罗布泊上空〔新疆罗布泊试验基地）爆炸了一颗原子弹.....内容1.核化学的基本概念2.核化学反应及应用3.放射性污染及控制核化学（nuclearChemistry）：研究原子核（稳定性和放射性）反应、性质、结构、分离、鉴定及其应用的一门学科。核子：指组成原子核的基本粒子，如质子和中子都是核子。1核化学的基本概念核素（nuclide）：具有确定电荷数（质子数）Z和中子数N的原子核所对应的原子。铀元素由三种核素组成，Z都是92，而中子数N分别为234，235和238，他们互称同位素，化学性质相同而核性质不同。核化学方程式：YHeXMZM4242Z放射性：不稳定原子核自发放射出α、β和γ射线的现象。α衰变β衰变X*→X+γγ衰变（此衰变不涉及质量或电荷变化，故此并没有特别重要的化学反应式）放射系：自然界存在的放射性核素大多具有多代母子体衰变过程。它们经过多代子体放射性核素最后衰变生成稳定核素，这一过程中发生的一系列核反应，被称之为放射系。三大天然放射系：铀（U:92）系、钍（Th:90）系、锕（Ac:89）系核裂变：指大核分裂成为小核的过程。普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。核反应堆：指通过受控核裂变反应获得核能的一种装置。核聚变:有两个或多个轻核聚合形成较重核的过程。轻核聚变时释放的能量比重核裂变释放的能量大得多。热核反应：在极高的温度下轻原子核聚变的过程。当温度足够高时，聚变过程能够持续进行，并放出巨大能量。2核化学反应及应用2.1核衰变及应用核衰变：放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，这就是所谓“核衰变”。+γ（高能电子波）*6027CoCo6027+Ra22688Rn22288He)α(4242+（电子）Bi21083e0-1Po21084β衰变α衰变γ衰变放射性衰变核电荷数减少2意味着子核在元素周期表中的位置左移2格,叫作α衰变的位移定则。β衰变的位移定则是，子核在元素周期表中的位置右移1格。三种射线基本特征成分速度贯穿本领电离能力α氦原子核1/10光速很小很强β电子流接近光速很大很小γ电磁波光速最强最小正因为γ射线是光子,不显电性,仅能碰撞电子;而α粒子,即He核有很强的得电子能力,所以电离作用更强辐射造成的生物效应辐射造成的生物效应辐射会使细胞的生长-调节机制受到伤害放射性同位素原子数目放射性同位素原子数目的减少服从指数规律。N＝N0e-λt——N为经过时间t衰变后，剩下的放射性原子数——Ｎ0为初始的放射性原子数——λ为衰变常数，是与该种放射性同位素性质有关的常数，λ=y(t)＝e-0.693t/τ，其中τ指半衰期。半衰期—表示放射性同位素衰变的快慢一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一半时所需要的时间。同位素符号半衰期β射线能量（MeV）氢-33H12.3年0.018碳-1414C5720年0.156磷-3232P14.3天1.71硫-3535S87.1天0.167碘-131131I8.05天0.605放射性核素的半衰期短至10-6s,长至1015a。衰变反应半衰期的一个重要特征是,它不受外界条件(温度、压力等)的影响，也不受化合状态的影响。化学方法可以使有毒化学制剂分解为无毒物种，但对放射性造成的毒性却无可奈何!放射性同位素的应用:放射性14C纪年利比：获得1960年诺贝尔化学奖依据：大气中14C与12C的比值是恒定的碳-14以5730a的半衰期发生β衰变+C146N147e01-核素示踪技术植物生长最需要什么？植物怎样吸收养分？施肥施在什么部位？肥料被吸收了多少？放射性元素标记研究过程增加产量改进技术辐射育种“原丰早”水稻全世界20世纪50年代辐射育种占新品种9％现在50％“鲁棉一号”棉花“太幅一号”小麦我国已培育513个新品种，占世界1/4棉花育种昆虫辐射不育病虫害令全世界粮食每年减产35％－40％耗费250亿美元农药环境污染昆虫受到电离辐射照射可使昆虫丧失生殖能力，从而降低害虫的数量，进一步达到防治甚至根除害虫的目的。同位素电池放射性同位素在进行核衰变时释放的能量，可以用作制造特种电源——同位素电池。这种电池是目前人类进行深空探索唯一可用的能源。空间同位素电池（如钚-238电池）的特点是：不需对太阳定向，小巧紧凑，使用寿命长。放射性示踪剂以某种化合物的形式给药.诊断是根据这些放射性化合物进入人体特定部位并在那些部位浓集的能力。131I59Fe32P99Tc23Na8.1d45.1d14.3d6.0h14.8h甲状腺红血细胞眼,肝,瘤心脏,骨,肝,肺循环系统辐射源半衰期检查部位放射性示踪剂在医学中的应用放射性示踪剂在医学中的应用放射性示踪剂在医学中的应用放射性示踪剂在医学中的应用(1)原子核的结合能(2)核裂变(3)核聚变2.2核裂变与核聚变当质子和中子重新组成新原子核时，核力的强大作用使核子间排列的更加紧密，会出现质量减少和放出能量的情况，这种放出的能量被称为原子核结合能。(1)原子核结合能(2)核裂变核裂变是大核分裂为小核的过程.普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。铀-235的裂变与核武器发生链反应爆炸35种元素的200多种位素同＋＋＋2＋＋＋3U23592n10Te13752Zr9740n10Kr9136U23592n10Ba14256n10足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(criticalmass)。铀-235的临界质量约为1kg，质量超过1kg则发生爆炸。任何有核反应堆的国家都不难得到爆炸级的裂变材料，原子弹的基本设计又如此简单，从而为防止核武器扩散带来了困难。核反应堆通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数,以形成所谓的自持链反应。（3）核聚变核聚变(nuclearfusion)由两个或多个轻核聚合形成较重核的过程。热核武器以聚变反应为基础的核武器氢弹就是利用装在其内部的一个小型铀原子弹爆炸产生的高温引爆的。＋＋40000000℃H31H21He42n10痛苦的回忆这是美国对日本投掷的两颗原子弹疮满目痍全世界第一次知道了什么是原子弹！第二次世界大战结束后，科学家迅速将原子能的利用转向和平用途拥有核电机组最多的国家依次为：美国104个、法国58个、日本54个（世界核工业联合会公布的数字为55个）、俄罗斯32个、韩国21个、印度20个、英国19个、加拿大18个、德国17个、乌克兰15个、中国13个。秦山三期核电厂大亚湾核电厂厂区舰船核动力核动力非常适合于需要长期海上航行而不必更换燃料或者要求有力的水下推进力的舰船。核动力航空母舰核潜艇核潜艇续航力大、续航时间长；隐蔽性好；航速高；世界上在役核潜艇约247艘，集中在美、俄、英、法、中五国，但主要由美、俄两国拥有，约214艘，其中弹道导弹核潜艇约54艘，攻击核潜艇约160艘。美“鳐鱼”级核潜艇穿越北极中国海军夏级弹道导弹核潜艇出艇航空母舰航空母舰是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰只。是国家军事、工业、科技水平与综合国力的象征。安全方面的担心核废料处理核动力发电算得上一种清洁能源3放射性污染及控制技术3.1放射性污染放射性污染通常是指对人体健康带来危害的人工放射性污染。（1）放射性污染源a.核试验的沉降物自1963年后美国、前苏联等国家将核试验转入地下，由于发生“冒顶”和其它泄漏事故，仍然对人类环境造成污染。b.核工业的“三废”排放核燃料的生产过程产生的放射性废物；核反应堆运行过程产生的放射性废物；核燃料处理过程产生的放射性废物c.其它各方面的放射性污染使用医用射线源对癌症进行诊断和医治；居民消费用品，例如；放射性发光表盘、夜光表及彩电产生的照射等(2)放射性污染的特点单位质量放射性核素毒性大。损伤效应可能影响遗传，给后代带来隐患。放射性剂量的大小非人的感觉器官所能感知。射线的辐照具有穿透性。放射性核素具有蜕变能力，当形态变化时，可使污染范围扩散。放射性活度只能通过自然衰变而减弱。种类多，差异大，在处理上相当复杂。●急性效应大剂量辐射造成的伤害表现为急性伤害。当核爆炸或反应堆发生意外事故，其产生的辐射生物效应立即呈现出来。●远期效应放射性核素可被生物富集，使一些动物、植物，特别是一些水生生物体内放射性核素的浓度比环境浓度高许多倍。进入人体的放射性核素，不同于体外照射可以隔离、回避，这种照射直接作用于人体细胞内部，这种辐射方式称为内照射。3.2放射性危害●放射性对人的危害慢性的放射病：引起恶性肿瘤、白血病，或损害其它器官，如骨髓、生殖腺等。急性损伤：轻者有脱毛、感染等症状。重者出现腹泻、呕吐等肠胃损伤症状。甚至导致人群白血病和各种癌症发病率的增加。3.3放射性“三废”的处理与防治核工业厂址及核企业工艺流程的选择和设备选型应考虑环境安全。加强对核企业周围可能遭受放射性污染地区的监护。对从事放射性工作的人员，应做好外照射防护工作。加强对核工业废气、废水和废物的净化处理。LOGOThanks!