氫有三種同位素:H(氕)、H(氘)、H(氚),平時見到的氫以H為主,含少量H;氦也有He(氦3)和He(氦4)兩種同位素,He不穩(wěn)定,一般見到的是He。
氫聚變?yōu)楹さ姆磻梢杂卸喾N形式:
4個H聚變?yōu)橐粋€He;
2個H變?yōu)橐粋€He;
H + H = He + n
還有其它的形式,上面只是簡單的說明,其實聚變過程中還有其它粒子產(chǎn)生。
總之要聚變成He,至少要有4個核子(質子或中子),因為質子和中子在一定條件下可以互相轉化。如果聚變中的核子超過4個了,多余的通常會以中子形式釋放出來。
可以仔細研究He的核質量,以及中子、質子的質量,會發(fā)現(xiàn)由兩個質子加兩個中子組成的He核,比兩個自由質子及兩個自由中子質量之和要小,此即質量虧損的來源,核聚變的巨大能量就來源于這個質量之差。
還可以理解為聚變后,每個質子和中子的質量都減小了。正如當一人從高處跳到地面,如果釋放的能量通過輻射發(fā)散到外太空,可以發(fā)現(xiàn)那個人的質量有微小的下降。
用中子轟擊鋰可產(chǎn)生氚。
氚是元素氫的一種放射性同位素 。符號簡寫為H,氚還有專用符號T。其原子核由一個質子和二個中子組成。氚的拉丁文名為tritium,意為"第三"又稱超重氫。氚的質量數(shù)為3,在天然氫中,氚的含量為10-15%。1934年,英國E·盧瑟福等人在加速器上用加速的氘核轟擊氘靶,通過核反應發(fā)現(xiàn)氚,美國W·洛齊爾等證實重水中存在氚,1939年美國L·阿耳瓦雷茲等證明氚有放射性。但是由于氚的β衰變只會放出高速移動的電子,不會穿透人體,因此只有大量吸入氚才會對人體有害。氚會發(fā)射β射線而衰變成氦3(He),半衰期為12.5年。
H→He+e
自然界的氚是宇宙射線與上層大氣間作用,通過核反應生成的。氚的性質與氫很相似。
利用反應堆的中子,采用氟化鋰、碳酸鋰或鋰鎂合金做靶材,能大量生產(chǎn)氚:
Li + n→He +H ,然后利用熱擴散法,使氚富集至99%以上。氚主要用于熱核武器、科學研究中的標記化合物,制作發(fā)光氚管,還可能成為熱核聚變反應的原料。
氚可與氧化合成氧化氚,即超重水。除氕氘氚外,氫還有兩種同位素:氫四(H)和氫五(H),這兩種同位素都不穩(wěn)定,在自然界中極少。
所謂同位素效應是指超導體的臨界溫度依賴于同位素質量的現(xiàn)象。 1950年英國H.弗羅利希指出,金屬中電子通過交換聲子(點陣振動)可以產(chǎn)生吸引作用。他預言超導體的臨界溫度與同位素的質量之間存在一定的關系...
對于氘、重水等重要的輕元素同位素及其化合物的宏觀物理常數(shù),在20世紀30年代雖已作了普遍測定,至今仍不斷補充和修正。50年代測定了諸如 DO的鍵長、鍵角等微觀結構數(shù)據(jù)。70年代以來,開始深入到同位素取...
用太陽能板包住氚氣發(fā)光管
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同位素技術在國民經(jīng)濟各個領域都有廣泛的應用。其特點是經(jīng)濟效益好、見效快。掘專家估計,每投資1元,效益可達12—15元,只需數(shù)月投資即可回收。實踐證明同位素技術在水利水文方面,也有很廣泛的用途。一、水庫壩基滲漏探測我國8.6萬座水庫中絕大多數(shù)是土壩。據(jù)了解,其中有相當數(shù)量的水庫處于病險狀態(tài),而壩基滲漏則是病險的一個重要原因。采用在壩基上游鉆孔中投放示蹤劑并在下
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對貴州天柱大河邊重晶石礦床硫同位素組成進行了系統(tǒng)研究,該礦床重晶石的硫同位素組成為36.7‰~41.6‰,具有比同期海水硫酸鹽高得多的硫同位素組成特征,且在δ34S分布直方圖上呈塔式,表明形成該礦床的硫來源單一,主要來自于海水中硫酸鹽并經(jīng)歷了較強的生物細菌分餾作用,且礦床形成環(huán)境為半封閉-封閉的臺地瀉湖環(huán)境。
如果光子的能量特別高,其波長和原子核的直徑相當,則可以發(fā)生各種核反應。和光電效應極其類似的過程是,在原子核吸收了光子能量后,發(fā)射出質子或中子。更復雜的一些相互作用是發(fā)射出較重的粒子(α粒子、氘核、氚核),或許多個粒子,造成核的光裂變。
參考書目
A. L. Hughes and L. A. DuBridge, Photoelectric Phenomena,McGraw-Hill, New York, 1932.
利用反應堆的中子,采用氟化鋰、碳酸鋰或鋰鎂合金做靶材,能大量生產(chǎn)氚:
Li+n→4He+H3然后利用熱擴散法,使氚富集至99%以上。氚主要用于熱核武器、科學研究中的標記化合物,制作發(fā)光氚管,還可能成為熱核聚變反應的原料。
在地球的自然界中,相比一般的氫氣,氚的含量極少。氚的產(chǎn)生是當宇宙射線所帶的高能量中子擊氘核,其氘核與中子結合為氚核。氚與氘一樣,都是制造氫彈的原料。