核动力工程与辐射科学(上)课件

核动力工程与辐射科学核动力工程与辐射科学（上）（上）匡匡匡匡 波波波波上海交通大学上海交通大学上海交通大学上海交通大学 核科学与工程学院核科学与工程学院核科学与工程学院核科学与工程学院 20122012年年年年核动力工程与辐射科学(上)第一章第一章 核能在能源结构中的地位和作用核能在能源结构中的地位和作用1.1 1.1 “能量能量能量能量”的来源和能源结构的来源和能源结构的来源和能源结构的来源和能源结构1.2 1.2 能源利用带来的污染能源利用带来的污染能源利用带来的污染能源利用带来的污染 环境问题环境问题环境问题环境问题人类生存与发展中最具决定意义的人类生存与发展中最具决定意义的人类生存与发展中最具决定意义的人类生存与发展中最具决定意义的3 3个要素个要素个要素个要素：物质、能量、信息。物质、能量、信息。物质、能量、信息。物质、能量、信息。一切能量来自能源，人类维持生命、从事发展的活动都要消耗能量一切能量来自能源，人类维持生命、从事发展的活动都要消耗能量一切能量来自能源，人类维持生命、从事发展的活动都要消耗能量一切能量来自能源，人类维持生命、从事发展的活动都要消耗能量 人类人类人类人类离不开能源；离不开能源；离不开能源；离不开能源；能源是人类生存、生活与发展的主要基础；能源是人类生存、生活与发展的主要基础；能源是人类生存、生活与发展的主要基础；能源是人类生存、生活与发展的主要基础；能源科技、能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演极其重要的角能源科技、能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演极其重要的角能源科技、能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演极其重要的角能源科技、能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演极其重要的角色。色。色。色。核动力工程与辐射科学(上)核动力工程与辐射科学(上)核能利用核能利用核潜艇核潜艇核潜艇核潜艇核动力航母核动力航母核动力航母核动力航母核电厂核电厂核电厂核电厂氢弹氢弹氢弹氢弹船用核动力船用核动力船用核动力船用核动力核电核电核电核电原子弹原子弹原子弹原子弹核武器核武器核武器核武器核动力工程与辐射科学(上)1.1 “能量能量”的来源和能源结的来源和能源结构构核动力工程与辐射科学(上)一、能源发展的里程碑和未来能源需求一、能源发展的里程碑和未来能源需求 人类能源利用史上，大致经历了人类能源利用史上，大致经历了人类能源利用史上，大致经历了人类能源利用史上，大致经历了4 4个里程碑式的发展阶段个里程碑式的发展阶段个里程碑式的发展阶段个里程碑式的发展阶段：原始社会原始社会原始社会原始社会火的使用火的使用火的使用火的使用，使先祖们在火的照耀下迎来文明社会的曙光；，使先祖们在火的照耀下迎来文明社会的曙光；，使先祖们在火的照耀下迎来文明社会的曙光；，使先祖们在火的照耀下迎来文明社会的曙光；1818世纪世纪世纪世纪蒸汽机发明与利用蒸汽机发明与利用蒸汽机发明与利用蒸汽机发明与利用（17841784），大大提高生产力，导致欧洲工业革命；，大大提高生产力，导致欧洲工业革命；，大大提高生产力，导致欧洲工业革命；，大大提高生产力，导致欧洲工业革命；1919世纪世纪世纪世纪电能使用电能使用电能使用电能使用（18661866），极大促进社会经济发展，改变人类生活面貌；，极大促进社会经济发展，改变人类生活面貌；，极大促进社会经济发展，改变人类生活面貌；，极大促进社会经济发展，改变人类生活面貌；2020世世世世纪纪纪纪以以以以核核核核能能能能为为为为代代代代表表表表的的的的新新新新能能能能源源源源利利利利用用用用，核核核核能能能能利利利利用用用用使使使使人人人人类类类类进进进进入入入入原原原原子子子子核核核核的的的的微微微微观观观观世世世世界界界界，开始利用原子内部的能量。开始利用原子内部的能量。开始利用原子内部的能量。开始利用原子内部的能量。核动力工程与辐射科学(上)相对于其它化石能源，核能的和平利用已充分证明了：相对于其它化石能源，核能的和平利用已充分证明了：相对于其它化石能源，核能的和平利用已充分证明了：相对于其它化石能源，核能的和平利用已充分证明了：核能是重要的清洁能源之一核能是重要的清洁能源之一核能是重要的清洁能源之一核能是重要的清洁能源之一。未来对能源的要求不仅要未来对能源的要求不仅要未来对能源的要求不仅要未来对能源的要求不仅要储量充足储量充足储量充足储量充足，还必须，还必须，还必须，还必须清洁、安全清洁、安全清洁、安全清洁、安全。核动力工程与辐射科学(上)二、能源及其初始来源二、能源及其初始来源什么是“能源”？科学技术百科学技术百科学技术百科学技术百科全书科全书科全书科全书：“能能能能源源源源是是是是可可可可从从从从其其其其获获获获得得得得热热热热、光光光光和和和和动动动动力力力力之之之之类类类类能能能能量的资源量的资源量的资源量的资源”。日本大百科全书：日本大百科全书：日本大百科全书：日本大百科全书：“在在在在各各各各种种种种生生生生产产产产活活活活动动动动中中中中，我我我我们们们们利利利利用用用用热热热热能能能能、机机机机械械械械能能能能、光光光光能能能能、电电电电能能能能等等等等来来来来作作作作功功功功，可可可可利利利利用用用用来来来来作作作作为为为为这这这这些些些些能能能能量量量量源源源源泉泉泉泉的的的的自自自自然然然然界界界界中中中中的的的的各各各各种种种种载体，称为能源载体，称为能源载体，称为能源载体，称为能源”。大英百科全书：大英百科全书：大英百科全书：大英百科全书：“能能能能源源源源是是是是一一一一个个个个包包包包括括括括着着着着所所所所有有有有燃燃燃燃料料料料、流流流流水水水水、阳阳阳阳光光光光和和和和风风风风的的的的术术术术语语语语，人人人人类类类类用用用用适适适适当当当当的的的的转转转转换换换换手手手手段段段段便便便便可可可可让让让让它它它它为为为为自自自自己己己己提提提提供供供供所所所所需需需需的的的的能能能能量量量量”。我国能源百科全书：我国能源百科全书：我国能源百科全书：我国能源百科全书：“能能能能源源源源是是是是可可可可以以以以直直直直接接接接或或或或经经经经转转转转换换换换提提提提供供供供人人人人类类类类所所所所需需需需的的的的光光光光、热热热热、动动动动力力力力等等等等任任任任一一一一形形形形式式式式能能能能量量量量的的的的载载载载能体资源能体资源能体资源能体资源”。核动力工程与辐射科学(上)地球外部天体地球外部天体地球外部天体地球外部天体（如太阳）（如太阳）（如太阳）（如太阳）地球本身地球本身地球本身地球本身星球引力星球引力星球引力星球引力能源能源能源的3个初始来源核动力工程与辐射科学(上)来自外部天体的能量辐射辐射1 1 2 2/1000/1000现在全世界一年消现在全世界一年消现在全世界一年消现在全世界一年消耗的能量还不及其耗的能量还不及其耗的能量还不及其耗的能量还不及其万分之一万分之一万分之一万分之一999/1000999/1000化学能贮存化学能贮存化学能贮存化学能贮存 太太太太阳阳阳阳每每每每秒秒秒秒钟钟钟钟辐辐辐辐射射射射到到到到地地地地球球球球上上上上的的的的能能能能量量量量相相相相当当当当于于于于500500多多多多万万万万吨吨吨吨煤煤煤煤燃燃燃燃烧烧烧烧放放放放出出出出的的的的热热热热量量量量；一一一一年年年年就就就就有有有有相相相相当当当当于于于于170170万万万万亿亿亿亿吨吨吨吨煤煤煤煤的热量。的热量。的热量。的热量。核动力工程与辐射科学(上)地球本身蕴藏的能量地球本身蕴藏的能量地热能地热能地地地地热热热热火山火山火山火山地核（地核（地核（地核（20002000度）度）度）度）地幔地幔地幔地幔地壳地壳地壳地壳仅仅仅仅开开开开采采采采地地地地下下下下3 3公公公公里里里里以以以以内内内内的的的的地地地地热热热热资资资资源源源源，就就就就可可可可相相相相当当当当于于于于燃燃燃燃烧烧烧烧2900029000亿吨煤所产生的能量亿吨煤所产生的能量亿吨煤所产生的能量亿吨煤所产生的能量地壳：地壳：地壳：地壳：几几几几kmkm 70km70km地幔：地幔：地幔：地幔：2900 km2900 km估估估估计计计计地地地地热热热热能能能能资资资资源源源源总总总总量量量量相相相相当当当当于于于于世世世世界界界界年年年年能能能能源源源源消消消消费费费费量量量量的的的的400400多万倍多万倍多万倍多万倍核动力工程与辐射科学(上)所释放的能量比全世界现有能源总量所释放的能量比全世界现有能源总量所释放的能量比全世界现有能源总量所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍放出的能量大千万倍放出的能量大千万倍放出的能量大千万倍“无穷的能源无穷的能源无穷的能源无穷的能源”铀、钍矿铀、钍矿铀、钍矿铀、钍矿氘、锂氘、锂氘、锂氘、锂地球本身蕴藏的能量地球本身蕴藏的能量核能核能4040万亿吨万亿吨万亿吨万亿吨2 2千多亿吨千多亿吨千多亿吨千多亿吨核裂变能核裂变能核聚变能核聚变能核裂变反应核裂变反应核裂变反应核裂变反应核聚变反应核聚变反应核聚变反应核聚变反应490490万吨万吨万吨万吨 275275万吨万吨万吨万吨 铀矿石海洋海洋海洋海洋核动力工程与辐射科学(上)来自星球引力的能量来自星球引力的能量潮汐能潮汐能每年可利用的每年可利用的每年可利用的每年可利用的（浅海区那部分浅海区那部分浅海区那部分浅海区那部分）约为约为约为约为60006000万吨煤万吨煤万吨煤万吨煤相对位置周期性的相对位置周期性的相对位置周期性的相对位置周期性的变化，它们之间产变化，它们之间产变化，它们之间产变化，它们之间产生的引力生的引力生的引力生的引力核动力工程与辐射科学(上)太阳能太阳能核核核核能能能能地热地热风能风能风能风能生物生物质能质能水力水力水力水力潮汐能潮汐能太阳能太阳能能源的分类能源的分类常规能源常规能源替代能源替代能源一次能源一次能源二次能源二次能源再生能源再生能源化石燃料化石燃料石油石油石油石油煤煤煤煤天然气天然气天然气天然气三、能源结构及其储量三、能源结构及其储量天然气天然气天然气天然气水力水力水力水力石油石油石油石油煤煤煤煤核动力工程与辐射科学(上)人人人人工工工工能能能能源源源源 天然存在且未加工或天然存在且未加工或天然存在且未加工或天然存在且未加工或转换的能源转换的能源转换的能源转换的能源 天天天天然然然然能能能能源源源源 热热热热一次能源转换成一次能源转换成一次能源转换成一次能源转换成其他种类的能源其他种类的能源其他种类的能源其他种类的能源柴油柴油柴油柴油电电电电汽油汽油汽油汽油一次能源一次能源和和二次能源二次能源地热地热风能风能天然气天然气天然气天然气煤煤煤煤水力水力水力水力石油石油石油石油核核核核能能能能太阳能太阳能核动力工程与辐射科学(上)核能核能核能核能人类能源消费的变革人类能源消费的变革1818世纪世纪世纪世纪2020世纪世纪世纪世纪20206060年代年代年代年代煤煤煤煤再生能源再生能源再生能源再生能源2020世纪末世纪末世纪末世纪末2121世纪世纪世纪世纪能能能能核核核核天然气天然气天然气天然气石油石油石油石油太阳能太阳能煤煤煤煤天然气天然气天然气天然气石油石油石油石油新能源新能源新能源新能源核动力工程与辐射科学(上)2000年世界年世界能源结构能源结构*核能在世界能源消费中占核能在世界能源消费中占核能在世界能源消费中占核能在世界能源消费中占8%8%（20002000年）年）年）年）核电在世界电力能源中占核电在世界电力能源中占核电在世界电力能源中占核电在世界电力能源中占17%17%（20002000年）年）年）年）电力电力电力电力总能源总能源总能源总能源化石能源占总能源的化石能源占总能源的化石能源占总能源的化石能源占总能源的8787化石能源占总电力能源的化石能源占总电力能源的化石能源占总电力能源的化石能源占总电力能源的6363。核动力工程与辐射科学(上)能能 源源 储储 量量核动力工程与辐射科学(上)世界人口过世界人口过世界人口过世界人口过6060亿，亿，亿，亿，比比比比1919世纪末增加世纪末增加世纪末增加世纪末增加 2 2倍多，能源消费增倍多，能源消费增倍多，能源消费增倍多，能源消费增加加加加 1616 倍多。倍多。倍多。倍多。化石能源化石能源储量有限！储量有限！核动力工程与辐射科学(上)再生能源再生能源 水力水力水力水力风能风能潮汐能潮汐能规模受环境、季节、规模受环境、季节、规模受环境、季节、规模受环境、季节、地理位置等条件的限地理位置等条件的限地理位置等条件的限地理位置等条件的限制制制制 现有开发技现有开发技现有开发技现有开发技术上的瓶颈术上的瓶颈术上的瓶颈术上的瓶颈太阳能太阳能核动力工程与辐射科学(上)核能核能 “无穷的能源无穷的能源”海洋海洋海洋海洋核裂变能核裂变能核聚变能核聚变能铀、钍矿石铀、钍矿石如全部利用，如全部利用，如全部利用，如全部利用，能供使用：能供使用：能供使用：能供使用：24002400 28002800年年年年氘（来自海水）、锂氘（来自海水）、锂4040万亿吨万亿吨万亿吨万亿吨 2 2千多亿吨千多亿吨千多亿吨千多亿吨 如实现可控核聚变，如实现可控核聚变，如实现可控核聚变，如实现可控核聚变，能供使用能供使用能供使用能供使用上千亿年上千亿年上千亿年上千亿年 核动力工程与辐射科学(上)1.2 能源利用带来的污染能源利用带来的污染 环境问题环境问题核动力工程与辐射科学(上)环境污染环境污染Environmental pollution 煤煤煤煤、石石石石油油油油等等等等化化化化石石石石燃燃燃燃料料料料的燃烧的燃烧的燃烧的燃烧 汽车排放的尾气汽车排放的尾气汽车排放的尾气汽车排放的尾气 工工工工业业业业生生生生产产产产（如如如如各各各各种种种种化化化化工工工工厂厂厂厂、炼炼炼炼焦焦焦焦厂厂厂厂等等等等）过过过过程程程程中中中中产产产产生生生生的的的的废气废气废气废气 二氧化硫（二氧化硫（二氧化硫（二氧化硫（SOSO2 2）悬浮颗粒物（烟雾、粉尘等悬浮颗粒物（烟雾、粉尘等悬浮颗粒物（烟雾、粉尘等悬浮颗粒物（烟雾、粉尘等）氮氧化物（氮氧化物（氮氧化物（氮氧化物（NOxNOx）一氧化碳（一氧化碳（一氧化碳（一氧化碳（COCO）等等等等核动力工程与辐射科学(上)大气污染对大气污染对环境环境的影响的影响 NOx NOx 造造造造成成成成臭臭臭臭氧氧氧氧层层层层破坏破坏破坏破坏臭氧层能吸收阳光中的紫外线臭氧层能吸收阳光中的紫外线臭氧层能吸收阳光中的紫外线臭氧层能吸收阳光中的紫外线2001/92002/9“臭氧空洞臭氧空洞臭氧空洞臭氧空洞”（红色和蓝色区为空洞）地地地地面面面面放放放放出出出出的的的的长长长长波波波波热热热热辐辐辐辐射射射射被被被被大大大大气气气气中中中中COCO2 2气气气气体体体体吸吸吸吸收收收收，无无无无法法法法散散散散逸逸逸逸出出出出高高高高空空空空，地地地地球球球球就就就就象象象象盖盖盖盖上上上上了了了了一一一一层层层层“厚厚厚厚厚厚厚厚的毯子的毯子的毯子的毯子”全球变暖全球变暖全球变暖全球变暖冰川融化，海平面上升冰川融化，海平面上升冰川融化，海平面上升冰川融化，海平面上升出现更多的飓风与龙卷风等自然灾害出现更多的飓风与龙卷风等自然灾害出现更多的飓风与龙卷风等自然灾害出现更多的飓风与龙卷风等自然灾害温室效应温室效应我国的酸雨区SO2、NOx +水蒸汽水蒸汽 酸雨酸雨(成分：成分：成分：成分：硫酸与硝酸硫酸与硝酸硫酸与硝酸硫酸与硝酸)酸雨酸雨破坏土壤，影响农作物生长，破坏土壤，影响农作物生长，破坏土壤，影响农作物生长，破坏土壤，影响农作物生长，破坏生态平衡破坏生态平衡破坏生态平衡破坏生态平衡酸雨重灾区酸雨区核动力工程与辐射科学(上)“污染大国污染大国”n n我我我我国国国国大大大大气气气气污污污污染染染染属属属属煤烟型污染煤烟型污染煤烟型污染煤烟型污染。n n排排排排入入入入大大大大气气气气中中中中9090的的的的SOSO2 2、7070的的的的烟烟烟烟 尘尘尘尘、8585 的的的的COCO2 2来来来来 自自自自 于于于于燃燃燃燃煤煤煤煤瑞士瑞士瑞士瑞士法国法国法国法国加拿大加拿大加拿大加拿大韩国韩国韩国韩国日本日本日本日本德国德国德国德国美国美国美国美国中国台北中国台北中国台北中国台北意大利意大利意大利意大利英国英国英国英国中国中国中国中国荷兰荷兰荷兰荷兰每千瓦发电量的每千瓦发电量的每千瓦发电量的每千瓦发电量的COCO2 2排放量排放量排放量排放量*2000,2000,OECD/IEAOECD/IEA统计数据统计数据统计数据统计数据0.0 0.05 0.10 0.15 0.200.0 0.05 0.10 0.15 0.20核动力工程与辐射科学(上)核能对核能对CO2释放减少的贡献释放减少的贡献如果没有核能如果没有核能如果没有核能如果没有核能核动力工程与辐射科学(上)1.3 清洁的能源清洁的能源 核能核能核动力工程与辐射科学(上)煤煤煤煤天然气天然气天然气天然气石油石油石油石油核能核能核能核能煤煤煤煤天然气天然气天然气天然气石油石油石油石油核能核能核能核能核能是清洁能源核能是清洁能源二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳COCO2 2氮氧化物氮氧化物氮氧化物氮氧化物NOxNOx二氧化硫二氧化硫二氧化硫二氧化硫SOSO2 2煤煤煤煤天然气天然气天然气天然气石油石油石油石油核能核能核能核能地热地热风能风能太阳能太阳能核能核能非污染能的结构非污染能的结构非污染能的结构非污染能的结构水力水力核动力工程与辐射科学(上)加拿大皮克灵核电厂加拿大皮克灵核电厂核电站核电站核电站核电站核动力工程与辐射科学(上)日本美滨核电站核电站核动力工程与辐射科学(上)中国秦山核电站（浙江海盐）核电站核动力工程与辐射科学(上)中国大亚湾核电站（广东深圳）核动力工程与辐射科学(上)中国田湾核电站（江苏连云港）核动力工程与辐射科学(上)核能是清洁的能源核能是清洁的能源核能是经济能源之一核能是经济能源之一核能是安全的能源核能是安全的能源核能是丰富的能源核能是丰富的能源核动力工程与辐射科学(上)能量转换与核能利用核动力工程与辐射科学(上)能源能源能源能源 例：例：例：例：碳或碳或碳或碳或氢原子与氧原子之间氢原子与氧原子之间氢原子与氧原子之间氢原子与氧原子之间的结合（化合反应）的结合（化合反应）的结合（化合反应）的结合（化合反应）燃烧燃烧燃烧燃烧，combustioncombustion；来来来来自自自自太太太太阳阳阳阳：极极极极高高高高温温温温下下下下氢氢氢氢原原原原子子子子4 4个个个个核核核核子子子子结结结结合合合合（fusionfusion，thermonuclear thermonuclear reactionreaction,热热热热核反应核反应核反应核反应）；地球上各种能源，如：生物体（有机体）地球上各种能源，如：生物体（有机体）地球上各种能源，如：生物体（有机体）地球上各种能源，如：生物体（有机体）最终转变为化石燃料。最终转变为化石燃料。最终转变为化石燃料。最终转变为化石燃料。来来来来自自自自于于于于核核核核子子子子间间间间反反反反应应应应：重重重重核核核核裂裂裂裂变变变变（fissionfission）为为为为2 2个个个个或或或或多多多多个个个个稍稍稍稍轻轻轻轻的的的的核核核核 裂裂裂裂变变变变核核核核能能能能，fission nuclear energy fission nuclear energy；来自来自来自来自放射性同位素核放射性同位素核放射性同位素核放射性同位素核衰变能的利用衰变能的利用衰变能的利用衰变能的利用（decay energydecay energy）；）；）；）；在在在在研研研研：2 2个个个个轻轻轻轻核核核核聚聚聚聚变变变变（FUSIONFUSION）为为为为1 1个个个个稍稍稍稍重重重重的的的的核核核核，释释释释放放放放大大大大量量量量能能能能量量量量 寻寻寻寻找找找找一一一一种种种种实用可行的方法来利用实用可行的方法来利用实用可行的方法来利用实用可行的方法来利用聚变能聚变能聚变能聚变能 。能能能能源源源源本本本本质质质质上上上上来来来来自自自自于于于于原原原原子子子子或或或或核核核核子子子子间间间间各各各各类类类类反反反反应应应应引引引引起起起起的的的的能能能能量量量量变化（释放变化（释放变化（释放变化（释放或吸收或吸收或吸收或吸收）。核动力工程与辐射科学(上)能量转换的反应过程能量转换的反应过程能量转换的反应过程能量转换的反应过程 涉涉涉涉及及及及原原原原子子子子的的的的反反反反应应应应是是是是化化化化学学学学反反反反应应应应 两两两两个个个个或或或或多多多多个个个个原原原原子子子子结结结结合（化合）或分离（分解）而形成新物质的过程。合（化合）或分离（分解）而形成新物质的过程。合（化合）或分离（分解）而形成新物质的过程。合（化合）或分离（分解）而形成新物质的过程。化化化化学学学学反反反反应应应应通通通通过过过过共共共共用用用用或或或或交交交交换换换换其其其其轨轨轨轨道道道道电电电电子子子子进进进进行行行行，反反反反应应应应前前前前后后后后原原原原子子子子核核核核并并并并不不不不受受受受影影影影响，反应物质量变化几乎可忽略（放热反应，减小；吸热反应，增加）。响，反应物质量变化几乎可忽略（放热反应，减小；吸热反应，增加）。响，反应物质量变化几乎可忽略（放热反应，减小；吸热反应，增加）。响，反应物质量变化几乎可忽略（放热反应，减小；吸热反应，增加）。涉涉涉涉及及及及核核核核的的的的反反反反应应应应是是是是核核核核反反反反应应应应 核核核核反反反反应应应应过过过过程程程程中中中中既既既既有有有有原原原原子子子子中核子的变化中核子的变化中核子的变化中核子的变化，也存在轨道电子数的变化也存在轨道电子数的变化也存在轨道电子数的变化也存在轨道电子数的变化。核反应的类型有多种：其中大规模产能：核反应的类型有多种：其中大规模产能：核反应的类型有多种：其中大规模产能：核反应的类型有多种：其中大规模产能：裂变裂变裂变裂变与与与与聚变聚变聚变聚变；产能稍小但也很有用：产能稍小但也很有用：产能稍小但也很有用：产能稍小但也很有用：放射性同位素衰变放射性同位素衰变放射性同位素衰变放射性同位素衰变。核动力工程与辐射科学(上)各类能量转换的量级各类能量转换的量级各类能量转换的量级各类能量转换的量级反应反应反应反应每一次反应大每一次反应大每一次反应大每一次反应大致的能量值致的能量值致的能量值致的能量值类型类型类型类型MeVMeVJ J化学反应化学反应化学反应化学反应3 3 4 4 10 10-6-65 5 6.5 6.5 10 10-19-19聚聚聚聚 变变变变3 3 18 185 5 30 30 10 10-13-13裂裂裂裂 变变变变2002003.2 3.2 10 10-11-11衰变能衰变能衰变能衰变能1 1 5 51.6 1.6 8 8 10 10-13-13核动力工程与辐射科学(上)能量转换矩阵能量转换矩阵能量转换矩阵能量转换矩阵 能能能能量量量量可可可可互互互互相相相相转转转转换换换换。下下下下表表表表：现现现现有有有有技技技技术术术术水水水水平平平平条条条条件件件件下下下下各各各各形形形形式式式式能能能能量量量量间间间间转转转转换换换换关关关关系的系的系的系的“能量转换矩阵能量转换矩阵能量转换矩阵能量转换矩阵”转转转转 换换换换至至至至重力能重力能重力能重力能动动动动 能能能能热热热热 能能能能化学能化学能化学能化学能核核核核 能能能能电电电电 能能能能电磁能电磁能电磁能电磁能重力能重力能重力能重力能物体下落物体下落物体下落物体下落动动动动 能能能能提升物体提升物体提升物体提升物体运载火箭运载火箭运载火箭运载火箭摩摩摩摩 擦擦擦擦刹刹刹刹 车车车车射射射射 解解解解发电机发电机发电机发电机MHDMHD发电发电发电发电加速电荷加速电荷加速电荷加速电荷回旋加速器回旋加速器回旋加速器回旋加速器阴极射线管阴极射线管阴极射线管阴极射线管热热热热 能能能能热膨胀热膨胀热膨胀热膨胀 汽轮机汽轮机汽轮机汽轮机内燃机内燃机内燃机内燃机相相相相 变变变变 沸腾沸腾沸腾沸腾热热热热 解解解解热电、热离子、热电、热离子、热电、热离子、热电、热离子、热磁、铁电热磁、铁电热磁、铁电热磁、铁电热辐射热辐射热辐射热辐射化学能化学能化学能化学能肌肌肌肌 肉肉肉肉燃燃燃燃 烧烧烧烧电池电池电池电池燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池化学发光化学发光化学发光化学发光萤火虫萤火虫萤火虫萤火虫核核核核 能能能能放射性放射性放射性放射性 粒子、核爆炸粒子、核爆炸粒子、核爆炸粒子、核爆炸裂裂裂裂 变变变变聚聚聚聚 变变变变衰衰衰衰 变变变变辐射催化辐射催化辐射催化辐射催化 联氨厂联氨厂联氨厂联氨厂离子化离子化离子化离子化 云室云室云室云室直接收集装置直接收集装置直接收集装置直接收集装置核电池核电池核电池核电池 -中子反应中子反应中子反应中子反应CoCo源、核爆炸源、核爆炸源、核爆炸源、核爆炸电电电电 能能能能电机、电致伸缩电机、电致伸缩电机、电致伸缩电机、电致伸缩（声纳发射器）（声纳发射器）（声纳发射器）（声纳发射器）欧姆加热欧姆加热欧姆加热欧姆加热电解电解电解电解 电解铝电解铝电解铝电解铝电池充电电池充电电池充电电池充电电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射电致发光电致发光电致发光电致发光电磁能电磁能电磁能电磁能太阳电池太阳电池太阳电池太阳电池辐射计辐射计辐射计辐射计热辐射吸收热辐射吸收热辐射吸收热辐射吸收光合作用光合作用光合作用光合作用 植物植物植物植物光化学光化学光化学光化学 感光胶卷感光胶卷感光胶卷感光胶卷 -中子反应中子反应中子反应中子反应BeBe9 9+BeBe8 8+n+n光电光电光电光电 曝光表曝光表曝光表曝光表射电、太阳电池射电、太阳电池射电、太阳电池射电、太阳电池核动力工程与辐射科学(上)核能转换与应用核能转换与应用核能转换与应用核能转换与应用 核能转化为电能核能转化为电能核能转化为电能核能转化为电能是主要的工业化应用形式。是主要的工业化应用形式。是主要的工业化应用形式。是主要的工业化应用形式。这种转化可以是一步或多步的：这种转化可以是一步或多步的：这种转化可以是一步或多步的：这种转化可以是一步或多步的：单单单单步步步步法法法法：用用用用直直直直接接接接收收收收集集集集装装装装置置置置，直直直直接接接接由由由由核核核核能能能能转转转转化化化化为为为为电电电电能能能能，亦亦亦亦称称称称核核核核电池电池电池电池；两两两两步步步步法法法法：核核核核能能能能通通通通过过过过裂裂裂裂变变变变或或或或聚聚聚聚变变变变转转转转化化化化为为为为热热热热能能能能，然然然然后后后后利利利利用用用用热热热热电电电电效效效效应或热离子效应转化为应或热离子效应转化为应或热离子效应转化为应或热离子效应转化为电能电能电能电能；（如：；（如：；（如：；（如：空天热离子电源空天热离子电源空天热离子电源空天热离子电源）三三三三步步步步法法法法：核核核核能能能能通通通通过过过过裂裂裂裂变变变变或或或或聚聚聚聚变变变变转转转转化化化化为为为为热热热热能能能能，通通通通过过过过加加加加热热热热流流流流体体体体在在在在汽汽汽汽轮轮轮轮机机机机中中中中的的的的热热热热膨膨膨膨胀胀胀胀转转转转化化化化为为为为动动动动能能能能；最最最最后后后后通通通通过过过过发发发发电电电电机机机机由由由由动动动动能能能能转转转转化化化化为为为为电电电电能能能能。（如：（如：（如：（如：核电核电核电核电）第三种方法就是多数第三种方法就是多数第三种方法就是多数第三种方法就是多数裂变型现代核电厂裂变型现代核电厂裂变型现代核电厂裂变型现代核电厂的主要能量转化方式。的主要能量转化方式。的主要能量转化方式。的主要能量转化方式。核动力工程与辐射科学(上)1.4 生活中的核能与辐射生活中的核能与辐射核动力工程与辐射科学(上)什么是辐射？能量强，可破坏生物细胞分能量强，可破坏生物细胞分能量强，可破坏生物细胞分能量强，可破坏生物细胞分子子子子 电离辐射为源自电离辐射为源自电离辐射为源自电离辐射为源自原子核原子核原子核原子核内各内各内各内各种变化所产生之种变化所产生之种变化所产生之种变化所产生之辐射辐射辐射辐射 能量弱，一般不会破坏生物能量弱，一般不会破坏生物能量弱，一般不会破坏生物能量弱，一般不会破坏生物细胞分子细胞分子细胞分子细胞分子 如微波、光、无线电波、电如微波、光、无线电波、电如微波、光、无线电波、电如微波、光、无线电波、电力电磁场。力电磁场。力电磁场。力电磁场。当当当当原原原原子子子子核核核核处处处处于于于于不不不不稳稳稳稳定定定定的的的的激激激激发发发发状状状状态态态态时时时时，它它它它多多多多余余余余的的的的能能能能量量量量将将将将以以以以放放放放出出出出粒粒粒粒子子子子或或或或电电电电磁磁磁磁波波波波的形式被带出该原子。这种带有能量输出的粒子或波称为的形式被带出该原子。这种带有能量输出的粒子或波称为的形式被带出该原子。这种带有能量输出的粒子或波称为的形式被带出该原子。这种带有能量输出的粒子或波称为核辐射或射线核辐射或射线核辐射或射线核辐射或射线。辐射是能量辐射是能量辐射是能量辐射是能量传递的一种传递的一种传递的一种传递的一种方式方式方式方式核动力工程与辐射科学(上)辐射对人有哪些影响辐射对人有哪些影响一次全身大剂量辐射照射对身体的影响一次全身大剂量辐射照射对身体的影响一次全身大剂量辐射照射对身体的影响一次全身大剂量辐射照射对身体的影响 剂量当量水平剂量当量水平剂量当量水平剂量当量水平对人体的影响对人体的影响对人体的影响对人体的影响小于小于小于小于0.25Sv0.25Sv 未观察到临床效应未观察到临床效应未观察到临床效应未观察到临床效应0.250.250.5Sv0.5Sv 可以引起血液的变化可以引起血液的变化可以引起血液的变化可以引起血液的变化0.50.51Sv1Sv 血液发生变化且有一些损伤血液发生变化且有一些损伤血液发生变化且有一些损伤血液发生变化且有一些损伤1 12Sv2Sv 损伤，并可能发生轻度急性放射病，容易治愈损伤，并可能发生轻度急性放射病，容易治愈损伤，并可能发生轻度急性放射病，容易治愈损伤，并可能发生轻度急性放射病，容易治愈2 24Sv4Sv 明显损伤，能引起中度急性放射病，能治愈明显损伤，能引起中度急性放射病，能治愈明显损伤，能引起中度急性放射病，能治愈明显损伤，能引起中度急性放射病，能治愈4 45Sv5Sv 能引起重度急性放射病，虽经治疗受照者有能引起重度急性放射病，虽经治疗受照者有能引起重度急性放射病，虽经治疗受照者有能引起重度急性放射病，虽经治疗受照者有5050可能在可能在可能在可能在3030天天天天内死亡，其余内死亡，其余内死亡，其余内死亡，其余5050能恢复能恢复能恢复能恢复 大于大于大于大于6Sv6Sv 引起极重度放射病，可能因此而死亡引起极重度放射病，可能因此而死亡引起极重度放射病，可能因此而死亡引起极重度放射病，可能因此而死亡允许标准：允许标准：允许标准：允许标准：公众剂量不超过公众剂量不超过公众剂量不超过公众剂量不超过1mSv1mSv /年年年年职业剂量不超过职业剂量不超过职业剂量不超过职业剂量不超过2020mSvmSv /年年年年 西西西西弗弗弗弗（又又又又：希希希希沃沃沃沃特特特特，英英英英文文文文SievertSievert，缩缩缩缩写写写写SvSv），一一一一个个个个国国国国际际际际单单单单位位位位制制制制导导导导出出出出单单单单位位位位，用用用用来来来来衡衡衡衡量量量量辐辐辐辐射射射射对对对对生生生生物组织的伤害（剂量当量）。物组织的伤害（剂量当量）。物组织的伤害（剂量当量）。物组织的伤害（剂量当量）。定定定定义义义义：1Sv=1J1Sv=1J（辐辐辐辐射射射射能能能能量量量量）/kgkg。旧旧旧旧时时时时剂剂剂剂量量量量当当当当量量量量还还还还用用用用雷雷雷雷姆姆姆姆单单单单位位位位（又又又又称称称称人人人人体体体体伦伦伦伦琴琴琴琴当当当当量量量量，remrem）衡衡衡衡量，量，量，量，1rem=0.01Sv1rem=0.01Sv。具具具具体体体体的的的的生生生生物物物物组组组组织织织织伤伤伤伤害害害害不不不不只只只只取取取取决决决决于于于于能能能能量量量量密密密密度度度度，也也也也和和和和不不不不同同同同辐辐辐辐射射射射来来来来源源源源、不不不不同同同同生生生生物物物物，或或或或同同同同一一一一生生生生物物物物不不不不同同同同部部部部分分分分有有有有关关关关。计计计计算算算算时时时时，要要要要考考考考虑虑虑虑进进进进两两两两个个个个额额额额外外外外因因因因子子子子Q Q（考考考考虑虑虑虑辐辐辐辐射射射射来来来来源源源源）和和和和N N（考考考考虑虑虑虑不不不不同同同同生生生生物物物物或或或或同同同同一一一一不不不不同同同同部部部部分分分分），然后逐类按质量（然后逐类按质量（然后逐类按质量（然后逐类按质量（dmdm）积分计算积分计算积分计算积分计算。核动力工程与辐射科学(上)天然辐照占天然辐照占80%80%宇宙辐照陆地辐照体内辐照氡气核电站工作危险吗？核电站工作危险吗？允许标准：允许标准：公众剂量不超过公众剂量不超过1毫希毫希/年年职业剂量不超过职业剂量不超过20毫希毫希/年（年（5年）；年）；50毫希毫希/年（年（1年）年）核动力工程与辐射科学(上)1.5 核能史话核能史话核动力工程与辐射科学(上)原子模型原子模型原子原子的尺寸：原子的尺寸：原子的尺寸：原子的尺寸：1010-10-10mm原子核的尺寸：原子核的尺寸：原子核的尺寸：原子核的尺寸：1010-15-15mm电子质子中子原子核132质量数质子数中子数中子数中子数中子数=质量数质量数质量数质量数-质子数质子数质子数质子数同位素同位素同位素同位素核动力工程与辐射科学(上)原子的放射性原子的放射性 衰变衰变衰变衰变 衰变衰变衰变衰变 衰变衰变衰变衰变 物物物物质质质质自自自自发发发发放放放放出出出出射射射射线线线线的的的的性性性性质质质质叫叫叫叫天天天天然然然然放放放放射射射射性性性性核动力工程与辐射科学(上)贝克勒耳贝克勒耳贝克勒耳贝克勒耳居里夫人居里夫人居里夫人居里夫人约里奥约里奥约里奥约里奥.居里夫妇居里夫妇居里夫妇居里夫妇费米费米费米费米查德威克查德威克查德威克查德威克哈恩哈恩哈恩哈恩爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福伦琴伦琴伦琴伦琴核动力工程与辐射科学(上)无意中的伟大发现无意中的伟大发现-X X射线射线 18951895年年年年1111月月月月8 8日伦琴日伦琴日伦琴日伦琴无意中无意中无意中无意中发现发现发现发现阴极射线管阴极射线管阴极射线管阴极射线管中有射线可以穿过许中有射线可以穿过许中有射线可以穿过许中有射线可以穿过许多物体透视到多物体透视到多物体透视到多物体透视到荧光物质荧光物质荧光物质荧光物质上使其发上使其发上使其发上使其发光。光。光。光。1212月月月月22 22 日，伦琴为夫人拍下了日，伦琴为夫人拍下了日，伦琴为夫人拍下了日，伦琴为夫人拍下了第第第第一张一张一张一张X X射线照片射线照片射线照片射线照片。未知的射线未知的射线未知的射线未知的射线 X X。第一位诺贝尔物理第一位诺贝尔物理第一位诺贝尔物理第一位诺贝尔物理学奖获得者学奖获得者学奖获得者学奖获得者（19011901）戒指戒指戒指戒指1895/12/221895/12/22威廉威廉威廉威廉 伦琴伦琴伦琴伦琴核动力工程与辐射科学(上)18961896年，亨利年，亨利年，亨利年，亨利 贝克勒耳研究贝克勒耳研究贝克勒耳研究贝克勒耳研究X X射线时偶然发现射线时偶然发现射线时偶然发现射线时偶然发现铀盐铀盐铀盐铀盐能自发能自发能自发能自发长久地放出一种神秘的长久地放出一种神秘的长久地放出一种神秘的长久地放出一种神秘的射线射线射线射线。人们把这种自发放出射线的性人们把这种自发放出射线的性人们把这种自发放出射线的性人们把这种自发放出射线的性质叫质叫质叫质叫天然放射性天然放射性天然放射性天然放射性。天然放射性天然放射性的发现的发现放射性物质放射性物质放射性物质放射性物质形形色色的天然铀矿石的形态形形色色的天然铀矿石的形态形形色色的天然铀矿石的形态形形色色的天然铀矿石的形态镭镭镭镭铍铍铍铍亨利亨利亨利亨利 贝克勒耳贝克勒耳贝克勒耳贝克勒耳硫酸钾铀硫酸钾铀硫酸钾铀硫酸钾铀核动力工程与辐射科学(上)极强天然放射性的物质极强天然放射性的物质-镭镭的发现的发现 18981898年年年年，居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇发发发发现现现现含含含含有有有有铀铀铀铀或或或或钍钍钍钍的的的的物物物物质质质质，都都都都会会会会有有有有放放放放射射射射性性性性，并并并并发发发发现现现现了了了了强强强强放放放放射射射射性性性性物物物物质质质质-镭镭镭镭。19021902年年年年，居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇从从从从沥沥沥沥青青青青矿矿矿矿渣中提炼出渣中提炼出渣中提炼出渣中提炼出钋钋钋钋、镭镭镭镭 。居里夫妇居里夫妇居里夫妇居里夫妇镭镭镭镭的射线强度是的射线强度是的射线强度是的射线强度是纯纯纯纯铀铀铀铀的的的的900900倍倍倍倍核动力工程与辐射科学(上)射线射线和和射线射线的发现的发现 18961896年年年年，卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福发发发发现现现现铀铀铀铀和和和和钍钍钍钍的的的的辐辐辐辐射射射射射射射射线被磁场分成三股：线被磁场分成三股：线被磁场分成三股：线被磁场分成三股：“核子科学之父核子科学之父核子科学之父核子科学之父”卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福 18991899年年年年，卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福发发发发现现现现镭镭镭镭的的的的两两两两种种种种辐辐辐辐射射射射，其穿透本领不同：其穿透本领不同：其穿透本领不同：其穿透本领不同：第第第第一一一一种种种种辐辐辐辐射射射射不不不不能能能能贯贯贯贯穿穿穿穿比比比比1/501/50毫毫毫毫米米米米更更更更厚厚厚厚的的的的铝铝铝铝片片片片，但但但但能能能能产产产产生生生生显显显显著著著著的的的的电电电电离离离离效效效效应应应应。命名为命名为命名为命名为 射线射线射线射线；第第第第二二二二种种种种辐辐辐辐射射射射，能能能能贯贯贯贯穿穿穿穿约约约约半半半半毫毫毫毫米米米米厚厚厚厚的的的的铝铝铝铝片，命名为片，命名为片，命名为片，命名为 射线射线射线射线。核动力工程与辐射科学(上)1934 1934 年年年年约约约约里里里里奥奥奥奥.居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇用用用用 射射射射线线线线打打打打击击击击镁镁镁镁、硼硼硼硼、铝铝铝铝，发发发发现现现现在在在在停停停停止止止止打打打打击击击击后后后后，这这这这些些些些元素还不断地放出元素还不断地放出元素还不断地放出元素还不断地放出 射线射线射线射线。这这这这些些些些射射射射线线线线的的的的强强强强度度度度逐逐逐逐渐渐渐渐减减减减小小小小，并并并并遵遵遵遵守守守守天天天天然然然然放射元素的放射元素的放射元素的放射元素的衰变规律衰变规律衰变规律衰变规律。人工人工放射性放射性的发现的发现约里奥约里奥约里奥约里奥.居里居里居里居里夫妇夫妇夫妇夫妇稳定的硅；稳定的硅；稳定的硅；稳定的硅；3030Ps half life:2.5minPs half life:2.5min核动力工程与辐射科学(上)19021902年年年年，物物物物理理理理学学学学家家家家卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福与与与与化化化化学学学学家家家家索索索索迪迪迪迪合合合合作作作作在在在在对对对对铀铀铀铀、镭镭镭镭、钍钍钍钍等等等等元元元元素素素素的的的的放放放放射射射射性性性性研研研研究中，提出了究中，提出了究中，提出了究中，提出了放射性元素的衰变理论放射性元素的衰变理论放射性元素的衰变理论放射性元素的衰变理论：有有有有些些些些原原原原子子子子是是是是不不不不稳稳稳稳定定定定的的的的，它它它它们们们们自自自自发发发发性性性性地地地地放放放放射射射射出出出出射射射射线线线线和和和和能能能能量量量量，而而而而自自自自身身身身衰衰衰衰变变变变成成成成另另另另一一一一种种种种放放放放射射射射性性性性原原原原子子子子，直直直直至至至至成成成成为为为为一一一一种种种种稳稳稳稳定定定定的的的的原原原原子子子子为为为为止。这种特性即止。这种特性即止。这种特性即止。这种特性即放射性放射性放射性放射性。并提出了利用并提出了利用并提出了利用并提出了利用“原子能原子能原子能原子能”的概念。的概念。的概念。的概念。卢瑟福因此获卢瑟福因此获卢瑟福因此获卢瑟福因此获19081908年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖。卢瑟福、索迪卢瑟福、索迪元素衰变理论元素衰变理论（1）卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福核动力工程与辐射科学(上)以以以以后后后后，卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福和和和和索索索索迪迪迪迪等等等等人人人人进进进进一一一一步步步步研研研研究究究究放放放放射射射射性性性性元元元元素素素素递递递递次次次次变变变变化化化化（即即即即衰衰衰衰变变变变链链链链系系系系）的的的的线线线线索索索索，发发发发现现现现如下衰变链：如下衰变链：如下衰变链：如下衰变链：索索索索迪迪迪迪也也也也因因因因此此此此及及及及其其其其对对对对同同同同位位位位素素素素起起起起源源源源和和和和性性性性质质质质的的的的研研研研究获究获究获究获19211921年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖。元元元元素素素素衰衰衰衰变变变变理理理理论论论论打打打打破破破破了了了了自自自自古古古古希希希希腊腊腊腊以以以以来来来来人人人人们们们们相相相相信信信信的的的的原原原原子子子子永永永永远远远远是是是是不不不不生生生生不不不不灭灭灭灭的的的的传传传传统统统统观观观观念念念念，而而而而认认认认为为为为一一一一种种种种元元元元素素素素的的的的原原原原子子子子可可可可以变成另一种元素的原子。以变成另一种元素的原子。以变成另一种元素的原子。以变成另一种元素的原子。卢瑟福、索迪卢瑟福、索迪元素衰变理论（元素衰变理论（2）索索索索 迪迪迪迪核动力工程与辐射科学(上)原子核原子核模型模型 19111911年年年年，卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福用用用用 射射射射线线线线轰轰轰轰击击击击原原原原子子子子，发发发发现现现现其其其其中中中中有有有有个个个个“原原原原子子子子核核核核”存存存存在在在在。核核核核很很很很小小小小、坚坚坚坚硬硬硬硬、很很很很重重重重并并并并且且且且带带带带正电正电正电正电。由此提出了。由此提出了。由此提出了。由此提出了原子核模型原子核模型原子核模型原子核模型。在在在在19321932年发现中子后，前苏联年发现中子后，前苏联年发现中子后，前苏联年发现中子后，前苏联伊凡宁柯伊凡宁柯伊凡宁柯伊凡宁柯和德国和德国和德国和德国海海海海森堡森堡森堡森堡先后提出了先后提出了先后提出了先后提出了原子核是由原子核是由原子核是由原子核是由质子质子质子质子和和和和中子中子中子中子组成的模组成的模组成的模组成的模型型型型（质子和中子统称为（质子和中子统称为（质子和中子统称为（质子和中子统称为核子核子核子核子）原子核原子核“量子力学奠基者之一量子力学奠基者之一量子力学奠基者之一量子力学奠基者之一”VKVKVKVK海森堡海森堡海森堡海森堡质子质子中子中子卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福核动力工程与辐射科学(上)质子质子的发现的发现 19141914年年年年 卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福以以以以阴阴阴阴极极极极射射射射线线线线轰轰轰轰击击击击氢氢氢氢原原原原子子子子 发发发发现现现现质质质质子子子子（氢核）（氢核）（氢核）（氢核）19191919年年年年 卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福以以以以加加加加速速速速了了了了的的的的高高高高能能能能 粒粒粒粒子子子子轰轰轰轰击击击击氮氮氮氮原原原原子子子子，发发发发生下面的生下面的生下面的生下面的人工核反应人工核反应人工核反应人工核反应 证实质子的存在证实质子的存在证实质子的存在证实质子的存在：4 4 He+He+1414 N N 1717 O+O+1 1 H H核动力工程与辐射科学(上)卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福用用用用镭镭镭镭发发发发射射射射的的的的 粒粒粒粒子子子子作作作作“炮炮炮炮弹弹弹弹”，研研研研究究究究被被被被轰轰轰轰击击击击的的的的粒粒粒粒子子子子的的的的情情情情况况况况。19191919年年年年，终终终终于于于于观观观观察察察察到到到到氮氮氮氮原原原原子子子子核核核核俘俘俘俘获获获获1 1个个个个 粒粒粒粒子子子子后后后后放放放放出出出出1 1个个个个氢氢氢氢核核核核，同同同同时时时时变变变变成了另一种原子核的结果，成了另一种原子核的结果，成了另一种原子核的结果，成了另一种原子核的结果，1818N N 1717OOp p 。这这这这是是是是人人人人类类类类历历历历史史史史上上上上第第第第一一一一次次次次实实实实现现现现原原原原子子子子核核核核的的的的人人人人工工工工嬗嬗嬗嬗变变变变，使使使使古古古古代代代代炼炼炼炼金金金金术术术术士士士士梦梦梦梦寐寐寐寐以以以以求求求求的的的的把把把把一一一一种种种种元元元元素素素素变变变变成成成成另另另另一一一一种种种种元元元元素素素素的的的的空空空空想想想想变变变变成成成成现现现现实实实实。当当当当时时时时卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福写了一本书就取名为写了一本书就取名为写了一本书就取名为写了一本书就取名为新炼金术新炼金术新炼金术新炼金术。人人工工嬗嬗变变TransmutationTransmutation核动力工程与辐射科学(上)中子中子的发现的发现 1920 1920 卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福预言：预言：预言：预言：原子核原子核原子核原子核 =质子质子质子质子 +“中性粒子中性粒子中性粒子中性粒子”？1930 1930 博特博特博特博特和和和和贝克尔贝克尔贝克尔贝克尔（德）：（德）：（德）：（德）：Be Be 产生产生产生产生穿透力强的射线穿透力强的射线穿透力强的射线穿透力强的射线（断言（断言（断言（断言 ）1932 1932 约里奥约里奥约里奥约里奥 居里夫妇居里夫妇居里夫妇居里夫妇 ：Be Be 产生产生产生产生“中性射线中性射线中性射线中性射线”，以为是，以为是，以为是，以为是 射线。射线。射线。射线。疑惑疑惑疑惑疑惑:射线能量很高射线能量很高射线能量很高射线能量很高?1932 1932 查德威克查德威克查德威克查德威克读了居里夫妇文章，马上进行实验。指出：读了居里夫妇文章，马上进行实验。指出：读了居里夫妇文章，马上进行实验。指出：读了居里夫妇文章，马上进行实验。指出：“中子可能存中子可能存中子可能存中子可能存在在在在”!4 42 2He+He+9 94 4Be Be 12126 6C+C+n n（中子）中子）中子）中子）查德威克查德威克查德威克查德威克核动力工程与辐射科学(上)19321932年年年年，海海海海森森森森伯伯伯伯和和和和伊伊伊伊凡凡凡凡宁宁宁宁柯柯柯柯各各各各自自自自独独独独立立立立地地地地提提提提出出出出了了了了“原原原原子子子子核核核核由由由由质质质质子和中子组成子和中子组成子和中子组成子和中子组成”的的的的核结构模型核结构模型核结构模型核结构模型。由由由由于于于于中中中中子子子子不不不不带带带带电电电电荷荷荷荷，不不不不受受受受静静静静电电电电作作作作用用用用的的的的影影影影响响响响，可可可可以以以以比比比比较较较较自自自自由由由由地地地地接接接接近近近近以以以以至至至至进进进进入入入入原原原原子子子子核核核核，容容容容易易易易引引引引起起起起核核核核的的的的变变变变化化化化，因因因因此此此此，它它它它立立立立即即即即被被被被用用用用来来来来作为作为作为作为轰击原子核的理想轰击原子核的理想轰击原子核的理想轰击原子核的理想“炮弹炮弹炮弹炮弹”。中中中中子子子子的的的的发发发发现现现现为为为为核核核核物物物物理理理理学学学学开开开开辟辟辟辟了了了了一一一一个个个个新新新新的的的的纪纪纪纪元元元元，它它它它不不不不仅仅仅仅使使使使人