防化值班室空氣安全質(zhì)量監測系統FHZL-1005

元素衰變

定義：我們把一種元素經(jīng)放射過(guò)程變成另一種元素的現象，稱(chēng)為原子核的衰變。原子序數大于83的所有元素，都具有放射性；原子序數小于83的元素，有的也具有放射性。

能夠自發(fā)地放出射線(xiàn)的元素叫做天然放射性元素。

1、α 衰變:釋放出α 射線(xiàn)。α 射線(xiàn)實(shí)際上是α 粒子流,α 粒子含兩個(gè)質(zhì)子

和兩個(gè)中子,表示成: α 。實(shí)際上就是氦核: He。如: U→ Th+ He

α 衰變將導致質(zhì)子數減小 2 單位,中子數減小 2 單位。

2、β 衰變:釋放出β 射線(xiàn)。β 射線(xiàn)實(shí)際上是β 粒子流,β 粒子含一個(gè)單位

負電荷,質(zhì)量接近為 0,表示成:    β 。實(shí)際上就是電子:    e。由于核內并無(wú)電 子,因此認為是中子轉變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生β 粒子,即:

n→H+e 如: Th→ Pa+ e

β 衰變將導致質(zhì)子數增加 1 個(gè)單位,中子數減小 1 個(gè)單位(質(zhì)量數不變)。 顯然,位于穩定帶上方的不穩定同位素將可能產(chǎn)生β 衰變。

3、γ 衰變:釋放出γ 射線(xiàn)。γ 射線(xiàn)實(shí)際上是波長(cháng)很短的電磁波,即高能光

子。高能光子本身不帶電,沒(méi)有靜止質(zhì)量,表示成: γ 。γ 射線(xiàn)常伴隨著(zhù)α 射

線(xiàn)或β 射線(xiàn)一起射出。γ 射線(xiàn)的釋放,將導致核的能量降低,使得核更穩定,但因不改變質(zhì)子數和中子數,故核反應方程式中一般不寫(xiě)出。

4、正電子衰變 正電子與電子僅電荷相反,表示成: e,可認為是隨著(zhù)核中質(zhì)子轉變成中子

時(shí)射出的: H→ n+ e 如: P→ Si+ e

釋放正電子,導致質(zhì)子數減小 1 個(gè)單位,中子數增加 1 個(gè)單位。顯然,位于 穩定帶下方的不穩定同位素將可能產(chǎn)生正電子衰變。

5、電子俘獲 電子俘獲是原子核從核外電子層俘獲一個(gè)電子使質(zhì)子轉變成中子:

H+e→n 顯然這是β 衰變的逆過(guò)程。如: Be + e → Li

2電子俘獲導致質(zhì)子數減小 1 個(gè)單位,中子數增加 1 個(gè)單位。顯然,位于穩定 帶下方的不穩定同位素將可能產(chǎn)生正電子衰變。

核化學(xué)方程式

書(shū)寫(xiě)核化學(xué)方程式的規則：

(a)方程式兩端的質(zhì)量數之和相等；

(b)方程式兩端的原子序數之和相等。

半衰期：放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變需要的時(shí)間．

放射性元素衰變有一定的速率．如氧222經(jīng)衰變變?yōu)獒?18，每經(jīng)過(guò)3.8天就有一半的氡發(fā)生衰變，即經(jīng)過(guò)3.8天后剩下一半的氡，再經(jīng)過(guò)3.8天，剩下的氡又有一半發(fā)生衰變，只剩下四分之一氡，再經(jīng)3.8天剩下八分之一氡，再經(jīng)3.8天剩下十六分之一氡，……．

半衰期反映放射性元素衰變的速率，每種放射性元素都有一定的半衰期，如鐳226變?yōu)殡?22的半衰期為1620年；鈾238變?yōu)殁Q234的半衰期為4.5×109年．半衰期只與元素本身有關(guān)，與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)及周?chē)h(huán)境、溫度都無(wú)關(guān)．

核裂變 (nuclear fission)

指大核分裂為小核的過(guò)程.普通核電站都依賴(lài)于裂變過(guò)程產(chǎn)生的能量.

核裂變原理是內部質(zhì)量轉換為能量

核裂變是原子核分裂為兩個(gè)質(zhì)量相近的核的過(guò)程(分裂成更多的核的幾率

太小),同時(shí)釋放出 2-4 個(gè)中子。

核裂變能：將某個(gè)重核分裂，變成中等質(zhì)量核，中等質(zhì)量核的結合能要比重核大，因此這個(gè)重核的每個(gè)核子就要繼續發(fā)生質(zhì)量虧損而放出能量。

由裂變產(chǎn)生的 2-4 個(gè)中子經(jīng)過(guò)減速成慢中子,則這些慢中子又能引起另外的

U 裂變,依此類(lèi)推。該過(guò)程稱(chēng)為鏈式裂變反應。

鏈式裂變反應的條件:必須保證由原子核裂變所產(chǎn)生的中子有一定的數量。

中子有三方面的消耗:被其它核俘獲(不產(chǎn)生裂變)、逸出而損耗、進(jìn)行裂變。

因此只有在鈾的質(zhì)量或體積大于一定限度時(shí)才可能保證有足夠的中子以進(jìn)行鏈式核反應。這種保持鏈式反應必須的裂變物質(zhì)的量稱(chēng)為臨界質(zhì)量。

裂變物質(zhì)的量大于臨界質(zhì)量時(shí)發(fā)生鏈式裂變反應;裂變物質(zhì)的量小于臨界質(zhì)量時(shí)不發(fā)生鏈式裂變反應。