"“核物理”和“核工程與技術(shù)”這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的,一定要詳細(xì)啊."
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"“核物理”和“核工程與技術(shù)”這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的,一定要詳細(xì)啊."【專(zhuān)家解說(shuō)】:核物理 1896年,貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性,這是人們第一次觀察到的核變化?,F(xiàn)在通常就把這一重大發(fā)現(xiàn)看成是核
【專(zhuān)家解說(shuō)】:核物理
1896年,貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性,這是人們第一次觀察到的核變化?,F(xiàn)在通常就把這一重大發(fā)現(xiàn)看成是核物理學(xué)的開(kāi)端。此后的40多年,人們主要從事放射性衰變規(guī)律和射線性質(zhì)的研究,并且利用放射性射線對(duì)原子核做了初步的探討,這是核物理發(fā)展的初期階段。 在這一時(shí)期,人們?yōu)榱颂綔y(cè)各種射線,鑒別其種類(lèi)并測(cè)定其能量,初步創(chuàng)建了一系列探測(cè)方法和測(cè)量?jī)x器。大多數(shù)的探測(cè)原理和方法在以后得到了發(fā)展和應(yīng)用,有些基本設(shè)備,如計(jì)數(shù)器、電離室等,沿用至今。 探測(cè)、記錄射線并測(cè)定其性質(zhì),一直是核物理研究和核技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)中心環(huán)節(jié)。放射性衰變研究證明了一種元素可以通過(guò)衰變而變成另一種元素,推翻了元素不可改變的觀點(diǎn),確立了衰變規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性。統(tǒng)計(jì)性是微觀世界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要特點(diǎn),同經(jīng)典力學(xué)和電磁學(xué)規(guī)律有原則上的區(qū)別。 放射性元素能發(fā)射出能量很大的射線,這為探索原子和原子核提供了一種前所未有的武器。1911年,盧瑟福等人利用α射線轟擊各種原子,觀測(cè)α射線所發(fā)生的偏折,從而確立了原子的核結(jié)構(gòu),提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型,這一成就為原子結(jié)構(gòu)的研究奠定了基礎(chǔ)。此后不久,人們便初步弄清了原子的殼層結(jié)構(gòu)和電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,建立和發(fā)展了描述微觀世界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的量子力學(xué)。 1919年,盧瑟福等又發(fā)現(xiàn)用α粒子轟擊氮核會(huì)放出質(zhì)子,這是首次用人工實(shí)現(xiàn)的核蛻變(核反應(yīng))。此后用射線轟擊原子核來(lái)引起核反應(yīng)的方法逐漸成為研究原子核的主要手段。
主要成果
在初期的核反應(yīng)研究中,最主要的成果是1932年中子的發(fā)現(xiàn)和1934年人工放射性核素的合成。原子核是由中子和質(zhì)子組成的,中子的發(fā)現(xiàn)為核結(jié)構(gòu)的研究提供了必要的前提。中子不帶電荷,不受核電荷的排斥,容易進(jìn)入原子核而引起核反應(yīng)。因此,中子核反應(yīng)成為研究原子核的重要手段。在30年代,人們還通過(guò)對(duì)宇宙線的研究發(fā)現(xiàn)了正電子和介子,這些發(fā)現(xiàn)是粒子物理學(xué)的先河。 20世紀(jì)20年代后期,人們已在探討加速帶電粒子的原理。到30年代初,靜電、 核物理
直線和回旋等類(lèi)型的加速器已具雛形,人們?cè)诟邏罕都悠魃线M(jìn)行了初步的核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。利用加速器可以獲得束流更強(qiáng)、能量更高和種類(lèi)更多的射線束,從而大大擴(kuò)展了核反應(yīng)的研究工作。此后,加速器逐漸成為研究原子核和應(yīng)用技術(shù)的必要設(shè)備。 在核物理發(fā)展的最初階段人們就注意到它的可能的應(yīng)用,并且很快就發(fā)現(xiàn)了放射性射線對(duì)某些疾病的治療作用。這是它在當(dāng)時(shí)就受到社會(huì)重視的重要原因,直到今天,核醫(yī)學(xué)仍然是核技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。
大發(fā)展時(shí)期
20世紀(jì)40年代前后,核物理進(jìn)入一個(gè)大發(fā)展的階段。1939年,哈恩和斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象;1942年,費(fèi)密建立了第一個(gè)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)堆,這是人類(lèi)掌握核能源的開(kāi)端。 在30年代,人們最多只能把質(zhì)子加速到一百萬(wàn)電子伏特的數(shù)量級(jí),而到70年代,人們已能把質(zhì)子加速到四千億電子伏特,并且可以根據(jù)工作需要產(chǎn)生各種能散度特別小、準(zhǔn)直度特別高或者流強(qiáng)特別大的束流。 20世紀(jì)40年代以來(lái),粒子探測(cè)技術(shù)也有了很大的發(fā)展。半導(dǎo)體探測(cè)器的應(yīng)用大大提高了測(cè)定射線能量的分辨率。核電子學(xué)和計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展從根本上改善了獲取和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力,同時(shí)也大大擴(kuò)展了理論計(jì)算的范圍。所有這一切,開(kāi)拓了可觀測(cè)的核現(xiàn)象的范圍,提高了觀測(cè)的精度和理論分析的能力,從而大大促進(jìn)了核物理研究和核技術(shù)的應(yīng)用。 通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究,人們對(duì)原子核的基本結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律有了較深入的認(rèn)識(shí)。基本弄清了核子(質(zhì)子和中子的統(tǒng)稱(chēng))之間的相互作用的各種性質(zhì),對(duì)穩(wěn)定核素或壽命較長(zhǎng)的放射性核素的基態(tài)和低激發(fā)態(tài)的性質(zhì)已積累了較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并通過(guò)理論分析,建立了各種適用的模型。 通過(guò)核反應(yīng),已經(jīng)人工合成了17種原子序數(shù)大于92的超鈾元素和上千種新的放射性核素。這種研究進(jìn)一步表明,元素僅僅是在一定條件下相對(duì)穩(wěn)定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)單位,并不是永恒不變的。 天體物理的研究表明,核過(guò)程是天體演化中起關(guān)鍵作用的過(guò)程,核能就是天體能量的主要來(lái)源。人們還初步了解到在天體演化過(guò)程中各種原子核的形成和演變的過(guò)程。在自然界中,各種元素都有一個(gè)發(fā)展變化的過(guò)程,都處于永恒的變化之中。 通過(guò)高能和超高能射線束和原子核的相互作用,人們發(fā)現(xiàn)了上百種短壽命的粒子,即重子、介子、輕子和各種共振態(tài)粒子。龐大的粒子家族的發(fā)現(xiàn),把人們對(duì)物質(zhì)世界的研究推進(jìn)到一個(gè)新的階段,建立了一門(mén)新的學(xué)科——粒子物理學(xué),有時(shí)也稱(chēng)為高能物理學(xué)。各種高能射線束也是研究原子核的新武器,它們能提供某些用其他方法不能獲得的關(guān)于核結(jié)構(gòu)的知識(shí)。
重大突破
過(guò)去,通過(guò)對(duì)宏觀物體的研究,人們知道物質(zhì)之間有電磁相互作用和萬(wàn)有引力(引力相互作用)兩種長(zhǎng)程的相互作用;通過(guò)對(duì)原子核的深入研究,才發(fā)現(xiàn)物質(zhì)之間還有兩種短程的相互作用,即強(qiáng)相互作用和弱相互作用。在弱作用下宇稱(chēng)不守恒現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),是對(duì)傳統(tǒng)的物理學(xué)時(shí)空觀的一次重大突破。研究這四種相互作用的規(guī)律和它們之間可能的聯(lián)系,探索可能存在的靳的相互作用,已成為粒子物理學(xué)的一個(gè)重要課題。毫無(wú)疑問(wèn),核物理研究還將在這一方面作出新的重要的貢獻(xiàn)。 核物理的發(fā)展,不斷地為核能裝置的設(shè)計(jì)提供日益精確的數(shù)據(jù),從而提高了核能利用的效率和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),并為更大規(guī)模的核能利用準(zhǔn)備了條件。人工制備的各種同位素的應(yīng)用已遍及理工農(nóng)醫(yī)各部門(mén)。新的核技術(shù),如核磁共振、穆斯堡爾譜學(xué)、晶體的溝道效應(yīng)和阻塞效應(yīng),以及擾動(dòng)角關(guān)聯(lián)技術(shù)等都迅速得到應(yīng)用。核技術(shù)的廣泛應(yīng)用已成為現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的標(biāo)志之一。
完善和提高
20世紀(jì)70年代,由于粒子物理逐漸成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科,核物理已不再是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的最前沿。核能利用方面也不像過(guò)去那樣迫切,核物理進(jìn)入了一個(gè)縱深發(fā)展和廣泛應(yīng)用的新的更成熟的階段。 在現(xiàn)階段,粒子加速技術(shù)已有了新的進(jìn)展。由于重離子加速技術(shù)的發(fā)展,人們已能有效地加速?gòu)臍涞解櫵性氐碾x子,其能量可達(dá)到十億電子伏每核子。這就大大擴(kuò)充了人們變革原子核的手段,使重離子核物理的研究得到全面發(fā)展。 隨著高能物理的發(fā)展,人們已能建造強(qiáng)束流的中高能加速器。這類(lèi)加速器不僅能提供直接加速的離子流,還可以提供次級(jí)粒子束。這些高能粒子流從另一方面擴(kuò)充了人們研究原子核的手段,使高能核物理成為富有生氣的研究方面。 從核物理基礎(chǔ)研究看,主要目標(biāo)在兩個(gè)方面:一是通過(guò)核現(xiàn)象研究粒子的性質(zhì)和相互作用,特別是核子間的相互作用;再者是核多體系的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的研究。很明顯,核運(yùn)動(dòng)形態(tài)的研究將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)占據(jù)著核物理基礎(chǔ)研究的主要部分。
編輯本段核物理學(xué)的應(yīng)用
核物理研究之所以受到人們的重視得到社會(huì)的大力支持,是和它具有廣泛而重要的應(yīng)用價(jià)值密切相關(guān)的。目前,幾乎沒(méi)有一個(gè)核物理實(shí)驗(yàn)室不在從事核技術(shù)的應(yīng)用研究。有些設(shè)備甚至主要從事核技術(shù)應(yīng)用工作。
同位素示蹤
核技術(shù)應(yīng)用主要為核能源的開(kāi)發(fā)服務(wù),如提供更精確的核數(shù)據(jù)和探索更有效地利用核能的途徑等;另外,同位素的應(yīng)用是核技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。同位素示蹤已應(yīng)用于各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域;同位素藥劑應(yīng)用于某些疾病的診斷或治療;同位素儀表在各工業(yè)部門(mén)用作生產(chǎn)自動(dòng)線監(jiān)測(cè)或質(zhì)量控制裝置。 加速器及同位素輻射源已應(yīng)用于工業(yè)的輻照加工、食品的保藏和醫(yī)藥的消毒、輻照育種、輻照探傷以及放射醫(yī)療等方面。為了研究輻射與物質(zhì)的相互作用以及輻照技術(shù),已經(jīng)建立了輻射物理、輻射化學(xué)等邊緣學(xué)科以及輻照工藝等技術(shù)部門(mén)。 由于中子束在物質(zhì)結(jié)構(gòu)、固體物理。高分子物理等方面的廣泛應(yīng)用,人們建立了專(zhuān)用的高中子通量的反應(yīng)堆來(lái)提供強(qiáng)中子束。中子束也應(yīng)用于輻照、分析、測(cè)井及探礦等方面。中子的生物效應(yīng)是一個(gè)重要的研究方向,快中子治癌已取得一定的療效。
離子束的應(yīng)用
是越來(lái)越受到注意的一個(gè)核技術(shù)部門(mén)。大量的小加速器是為了提供離子束而設(shè)計(jì)的,離子注入技術(shù)是研究半導(dǎo)體物理和制備半導(dǎo)體器件的重要手段。離子束已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于材料科學(xué)和固體物理的研究工作。離子束也是用來(lái)進(jìn)行無(wú)損、快速、痕量分析的重要手段,特別是質(zhì)子微米束,可用來(lái)對(duì)表面進(jìn)行掃描分析。其精度是其他方法難以比擬的。 在原子核物理學(xué)誕生、壯大和鞏固的全過(guò)程中,通過(guò)核技術(shù)的應(yīng)用,核物理和其他學(xué)科及生產(chǎn)、醫(yī)療、軍事等部分建立了廣泛的聯(lián)系,取得了有力的支持;核物理基礎(chǔ)研究又為核技術(shù)的應(yīng)用不斷開(kāi)辟新的途徑。核基礎(chǔ)研究和核技術(shù)應(yīng)用的需要,推進(jìn)了粒子加速技術(shù)和核物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展;而這兩門(mén)技術(shù)的新發(fā)展,又有力地促進(jìn)了核物理的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。
核工程與核技術(shù)
業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo):本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)具備工程熱物理及核工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),能在各相關(guān)領(lǐng)域從事核工程及核技術(shù)方面的研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、應(yīng)用和管理的高級(jí)工程技術(shù)人才。 業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求:本專(zhuān)業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)工程熱物理、核工程、核技術(shù)的基礎(chǔ)理論,受到核工程、核技術(shù)方面的實(shí)踐訓(xùn)練,具有從事核工程、核技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)建造、運(yùn)行管理的基本能力。 主干學(xué)科:動(dòng)力工程與工程熱物理、核科學(xué)與技術(shù) 主要課程:工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工與電子技術(shù)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、控制理論、測(cè)試技術(shù)、核物理、核反應(yīng)堆、核能與熱能動(dòng)力裝置、熱工設(shè)備等 主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié):包括軍訓(xùn)、金工、電工、電子實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等,一般應(yīng)安排40周以上。 主要專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn):核電子學(xué)、核物理、核輻射測(cè)量、核電站模擬、反應(yīng)堆控制等專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)等 修業(yè)年限:四年 授予學(xué)位:工學(xué)學(xué)士 開(kāi)設(shè)院校 北京大學(xué) 清華大學(xué) 哈爾濱工程大學(xué) 西安交通大學(xué) 上海交通大學(xué) 中山大學(xué) 重慶大學(xué) 華北電力大學(xué) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 東華理工學(xué)院 南華大學(xué) 廣東工業(yè)大學(xué) 成都理工大學(xué) 四川大學(xué) 東北電力大學(xué) 電子科技大學(xué) 西南科技大學(xué) 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 武漢大學(xué) 蘭州大學(xué) 沈陽(yáng)工程學(xué)院 咸寧學(xué)院
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