反应堆物理第三章

一一、放射性衰变的基本在人们发现的2000多种核素中，稳定的核素只有270（一）定。已发现的放射性衰变模式主要α原子核自发地放射出α粒子而发生的转变，叫做α衰变AXA4Y Z2 ββ+衰变：原子核放出正电AX AY Zβ-衰变：原子核放出电AX AYe Z电子俘获：原子核俘获一个核外AXe γ

Z（二）α、β、γ射线特1、α它的电离作用大，贯穿本领小2、β射它的电离作用较小，贯穿本领较大3、γ射它的电离作用小，贯穿本领大（三）指数衰变规氡的衰以氡的α衰变为例，把一定量的氡单独存放，实验发现，在大约四天的。直线方程 lnNlnN0其中，N0是时间t=0时的氡的量，N是t时刻的氡的量-λ是直线的斜率。将上方程化为指数形式，则NN0可见氡的衰变服从指数衰变规实验表明，任何放射性物质在单独存在时都服从这样的（四）半衰半衰期是放射性原子核衰减到原来数目一半所需的时间。用12t N1 12时 ，有上式可得 N1 2

NeT1/ ln21 （五）平平均τ是指放射性原子核平均生存时tt=能但是对于某一核素而言，平均只有一个0是(dN)ttNdt设t=0时原子核数目时N0，则这N0个核的总寿 tNdt0所以平均

tNdt tNetdt 二二、放地壳中存在的一些重的放射性核素形成三个天然放射钍系（4n从232Th开始，经过10次连续衰变，最后到稳定核素232Th半衰期为铀系（4n＋2系锕系（4n＋3系从235U开始，经过11次连续衰变，最后到稳定核素，235U半衰期为在地壳中存在4n，4n+2，4n+3三个天然放射系，但缺少4n+1放射系次（/2。241Pu具有下列递次衰变241Pu241Am237Np 233Pa209

17 在这个衰变系列中，237Np的半衰期最长，当时间足够长以后，241Pu和241Am乎衰变完了，而237Np还会存在，并与子体建立起平衡。所以这个系叫做镎系该系成员的质量数都是4的整倍数加1，即A＝4n+1，因而也称为 系三、放射性活度和（一）放射性活放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数目称为质的放射性活度，用A表示A

NN

A 也服从指A。.2（二）放射性活度放射性活度的国际单位制单位是贝克勒尔，符号为Bq定义：1克镭在1秒内的放射性衰变1居里（Ci）=3.7×1010次核衰变/放射性比活度是衡量放射性物质纯度160Co。四四、重带电粒子与原子发生非弹性碰撞的结果可使原子发生电电核外电子通过非弹性碰撞得到足够的能量后克服了原子核的束缚而脱离，使原子成为一个自由电子和一个正离这一个自由电子和一个正离如果非弹性碰撞使核外电子得到的能量不够克服原子核的束缚而脱离出来，仅使电子从能量低的壳层跃到能量较高的壳层，这就处于激发态的原子是不稳定的，它将自发地跃回基态，这个过程叫退激。退激时，多余的能量常以光子形式释五、射线与物质的相互带电粒子与物质的相互激发作湮灭辐吸收作五、射线与物质的相互射线与物质的相互作康普顿效电子对生射线在物质中五、射线与物质的相互（一）带电粒子与物质的相互作1物质时，和物质原子的核外电子发生静电作用，使电子脱离原子轨道称为电离。（（一）带电粒子与物质的相互作1带电粒子电离能力的大小可用带电粒子在单位路径上形成。电离密度与带电粒子的电量、速度以及物质密度有关带电粒子的电量越大，其与物质原子核外电子发生静电作用。带电粒子的速度越慢，其与核外电子作用的时间越长，。2电子发生静电作用，使核外电子获得能量，由能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，使整个原子处于能量较高的激发态，(t。激发的原子不稳定，退激后可释放出光子或热（（一）带电粒子与物质的相互3(t。仅运动方向改变而能量不变者称为弹性散射运动方向和能量都发生变化者称为非弹性散射散射作用强弱与带电粒子的质量有关，带电粒子的质量越大，散射作用越弱，粒子散射一般不明显，-粒子散射较为明显4带电粒子与物质的原子核碰撞而改变运动方向和能量的带电粒子受到物质原子核电场的作用，运动方向和速度都发生变化，能量减韧致辐射实际上是一种非弹性韧致辐射释放的能量与介质的原子序数的平方成韧致辐射释放的能量与带电粒子的质量成韧致辐射释放的能量并且粒子质量大，一般能量较低以忽略粒子的韧致辐射在空气和水中很小，但在原子序数较大介质中不可忽略，因此，在放射防护中，射线应使用原子序数较小的物质，例如塑料、有机玻璃、铝5、湮灭辐光。（一）带电粒子与物质的相互6 ，称为吸收(absorption)射线被吸收前在物质中所行经的路程称为射程(range)射线的射程与射线的种类、射线能量射线比射线射程长。射线能量越高射程越长，介质度越大射程越短，对射线吸收作用越（（二）射线与物质的相互作1与物质原子的轨道电子主要是内层电子把能量全部交给轨道电，使之脱离原子，光子，这种(phtoelectric。脱离原子轨道的电子称为光电(photoelectron)发生光电效应后，原子内层轨道形成空轨道，外层轨道电子很快填充到空轨道，从而释放出特征1光电效应发生的几率与入射光子的能量以及介质原子当光子的能量等于或略高于轨道电子的结合能时，发光电效应发生的几率随原子序数的增高明显增2光子与原子的核外电子碰撞，将一部分能量传递给电子，使之脱离原子轨道成为自由电子，光子本身能量降低，运(Compton。释放出的电子称作康普顿电子(Comptonelectron)(Comptonscatteredphoton)。2康普顿效应发生的几率与光子的能量和介质的密度当光子的能量为500～1000keV介质的密度越高，康普顿效应越明显（（二）射线与物质的相互作3一个正电子和一个负电子，称为电子对生成(electronpair余下的能量变成电子对的动电子对生成的几率大约与原子序数的平方成正4、射线在物