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核安全综合知识 第一章 核物理根据αXN中A表示质量数，Z表示质子数，N表示中子数。 3、核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子具有一定核电荷数和质量数，并且具有同一能态的一种原子核或原子，称为一种核素多核素元素中各核素互称同位素，因为它们处于周期表中同一位置上，化学性质基本相同，但核性质不同；单核素元素没有同位素。同质异能素nuclear isomer ，处于较长寿命激发态的核素。γ跃迁，少数发生β衰变，个别的可以发生α衰变。 6、原子原子核的尺度大小为fm（10-15m，飞米））λ表示该放射性核素衰变的快慢，λ越大，衰变越快，λ越小，衰变越慢。 3、半衰期T1/2表示该放射性核素衰变掉一半所需要的时间，T1/2越大，衰变越慢，T1/2越小，衰变越快。 4、放射性核素的平均寿命τ=1.44 T1/2,表示经过时间τ后剩下的核素约为原来的37%。 5、放射性活度A表示一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数，，单位为Bq，1Bq=1/s Bq。 J(t)表示该放射源在单位时间内发生衰变的原子核素，衰变率J(t)= 放射性活度A*那么达。 7、比放射性活度α表示单位质量放射源的放射性活度，α=A/m，单位为Bq/g。 8、天然放射系：钍系23290Th（4n系），半衰期141亿年；铀系23892U（4n+2系），半衰期44.7亿年；锕-铀系23592U（4n+3系），半衰期7.04亿年；人工发现放射系：镎系23793Np（4n+1系），半衰期214万年。 第三节 射线及其与物质相互作用 1、常用核辐射类型：α辐射、βγ辐射和中子辐射。 2、α衰变释放α粒子，既42He，改变质量数4和电子数2； β衰变有三种类型：β-衰变、β+衰变和轨道电子俘获；质量数不变； γ衰变质量和电荷数不变。 3、能够直接或间接引起介质原子电离或激发的核辐射叫电离辐射； 电离辐射有：α辐射、βγ辐射和中子辐射； 4、带电粒子与物质相互作用能量损失有：电离损失和辐射损失。 电离能量损失率随入射粒子速度增加而减小，呈平方比关系；电离能量损失率与入射粒子电荷平方数成正比。 轫致辐射：高速运动的带电粒子受到突然加速或减速会发射出具有连续能量的电磁辐射。 γ射线与物质相互作用能量损失有：光电效应、康普顿效应、电子对效应。 三、辐射探测的原理和主要的辐射探测器 辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效或其他物理、化学变化进行核辐射探测的器件称为辐射探测器。 辐射探测的基本过程： 1、辐射粒子射入深测器的灵敏体积。 2、入射粒子通过电离、激发或核反应等过程而在探测器中沉积能量。 3、探测器通过各种机制将沉积能量转换为某种形式的输出信号。 类型：气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器 入射带电粒子通过气体时在通过的径迹上生成大量的由电子和离子组成的离子对和激发分子。入射粒子直接产生的离子对称为初电离。初电离产生的高速电子（称ξ电子）足以使气体产生的电离称为次电离。总和称为总电离。 带电粒子在气体中产生一离子对所需的平均能量W称为电离能。对不同的气体W大约在30eV上下。 半导体探测器：电离能3eV 气体探测器：电离能30eV 闪烁探测器：电离能300eV 第四节 原子核反应 核反应分类：(1)按出射粒子分类： 1)对出射粒子和入射粒子相同的核反应称为散射，又可以分为弹性散射与非弹性散射。 2)对出射粒子和入射粒子相同的核反应，当出射粒子为γ射线时称为辐射俘获。 ?(2)按入射粒子分类： 1）中子核反应：最重要的是热中子辐射俘获(n,γ)，很多人工放射性核素此反应制备，如60Co 2）荷电粒子核反应α粒子引起的核反应；重离子引起的核反应。 3）光核反应γ光子引起的核反应； 4）电子也能引起核反应。 二、核反应及其阈能 反应能 Q=（Bb+BB）Ba+BA） 核反应阈能Tth：对吸能反应而言，能发生核反应的最小入射粒子动能Tα称为核反应阈能Tth。 阈能Tth与反应能Q的关系：Tth=(mα+mA)/mA*|Q| ?三、核反应截面和产额 1、核反应截面：一个入射粒子入射到单位面积内只含有一个靶核的靶子上所发生反应的概率。其量纲为面积，常用单位为“靶恩”b=10-28m2 2、已知截面即可求核反应的产额，入射粒子在靶体引起的核反应数与入射粒子数之比，第五节 核裂变及核能的利用 Qf,s=B(Z1,A1)+B(Z2,A2)-B(Z,A) 自发裂变发生的条件：Qf,s0，即两裂变碎片的结合能大于裂变核的结合能。 自发裂变核是一种很强的中子源。有244Cm、249Bk、252Cf、255Fm元素235U、2、29Pu 阈238U、2裂变中子包含瞬发中子和缓发中子两部分，缓发中子约占总数的1%，瞬发中子的能谱N（E）和每次裂变放出的平