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页数:453

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出版时间:2009-8

价格:53.00元

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isbn号码:9787506742573

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图书标签:

• 化工原理
• 化工
• 化学工程
• 传热
• 传质
• 化学反应工程
• 流体
• 分离工程
• 过程控制
• 工业化学

《现代炼金术：元素转化的理论与实践》 序言 自古以来，人类便对物质的奥秘充满了探索的渴望。从古希腊的四大元素说，到中世纪炼金术士们对黄金的痴迷，再到现代化学工业的蓬勃发展，我们对原子和分子的认知经历了漫长而曲折的演变。本书《现代炼金术：元素转化的理论与实践》并非追溯那充满神秘色彩的古代技艺，而是将目光投向了现代科学的尖端，探讨如何通过精确的理论和先进的技术，实现前所未有的元素转化，为人类社会带来革新性的可能。 我们生活在一个以元素为基础的物质世界。太阳的光辉、地球的岩石、生命的脉搏，无不与各种元素的组合息息相关。然而，我们是否曾想过，那些在自然界中稀缺的元素，那些对现代科技至关重要的稀有金属，那些具有特殊性能的同位素，是否能够被我们“点石成金”，按需制造？《现代炼金术》正是试图回答这个问题，它将带您进入一个超越传统化学认知的新领域，一个通过物理手段精确控制原子核反应，实现元素“重塑”的时代。 本书的写作初衷，是为了系统梳理和阐述当前核物理学、粒子物理学、材料科学以及相关工程技术领域在元素转化方面所取得的突破性进展。我们不再满足于在地球上有限的资源中挖掘，而是开始思考如何从更基本的层面——原子核——去理解和控制物质的构成。这并非空想，而是基于扎实的科学原理和不断涌现的实验证据。 我们将从最基础的原子结构和核力入手，为您解析原子核为何如此稳定，又为何在特定条件下能够发生裂变或聚变。随后，我们将深入探讨各种实现元素转化的物理方法，包括但不限于： 核裂变技术： 详细介绍核反应堆的工作原理，如何利用中子轰击重原子核，使其分裂并释放出巨大的能量，同时产生新的元素。我们将剖析不同类型的核反应堆，以及它们在发电、核武器制造和放射性同位素生产方面的应用。 核聚变技术： 揭示恒星能量的秘密——轻原子核在高温高压下结合成重原子核的过程。我们将探讨实现可控核聚变所面临的巨大挑战，如惯性约束聚变和磁约束聚变，以及其作为未来清洁能源的巨大潜力。 粒子加速器与靶技术： 介绍利用高能粒子束轰击特定靶材，诱导核反应，从而合成新元素的方法。我们将深入讲解各种粒子加速器的类型，如回旋加速器、直线加速器和同步加速器，以及它们在基础科学研究和同位素生产中的关键作用。 放射性同位素的生产与应用： 详细阐述如何通过上述方法精确控制放射性同位素的生成，并深入探讨它们在医学诊断与治疗、工业无损检测、示踪技术以及科学研究等领域的广泛应用。例如，放射性碘在甲状腺疾病治疗中的作用，碳-14在考古学和环境科学中的应用，以及钴-60在医疗设备消毒和癌症治疗中的重要贡献。 本书并非仅仅停留在理论层面，更会结合大量的实际案例和前沿研究成果，展现“现代炼金术”的无限可能。我们将审视那些在实验室中被成功合成的超重元素，分析它们独特的性质和潜在的应用价值。我们将探讨核技术如何为解决全球能源危机、环境污染以及稀有资源短缺等问题提供新的思路和解决方案。 同时，我们也将理性地审视元素转化过程中可能带来的风险和挑战。核废料的处理、核不扩散的国际条约、以及潜在的核武器扩散风险，都是我们在追求科学进步的同时必须高度重视的问题。《现代炼金术》将以客观的态度，分析这些挑战，并探讨当前国际社会在应对这些问题上所做的努力和未来方向。 本书的读者对象是所有对物质科学、核物理、能源技术以及未来科技发展感兴趣的专业人士和爱好者。无论您是化学、物理、工程领域的学生或研究人员，还是对科技前沿充满好奇的普通读者，都能从中获得深刻的启发。我们力求用清晰易懂的语言，将复杂的科学概念进行拆解和阐释，让更多人能够理解和欣赏这项令人惊叹的科学领域。 《现代炼金术：元素转化的理论与实践》的出版，不仅是为了记录人类在掌握物质转化能力上的最新成就，更是为了激发下一代科学家和工程师的灵感，鼓励他们继续探索未知，挑战极限，将“现代炼金术”的光芒照亮人类文明的未来。我们相信，通过对元素转化奥秘的深入挖掘和实践，我们能够创造一个更加富足、健康和可持续的世界。 目录 第一部分：基础理论——原子核的奥秘 1. 原子结构的演进：从宏观到微观 古希腊原子观的萌芽 道尔顿原子学说与元素概念的确立 汤姆孙的“梅子布丁”模型 卢瑟福的核式结构模型 玻尔模型与量子力学革命 现代原子核模型：壳层模型与液滴模型 2. 强大的核力：束缚原子核的力量 强核力的性质与作用机制 弱核力的角色：β衰变与中微子 电磁力的对抗：质子间的排斥 核力与原子核的稳定性：结合能的含义 奇偶数效应与幻数现象 3. 衰变与转化：原子核的自然变化 α衰变：氦核的释放 β衰变：中子的转变与电子/正电子的诞生 β⁻衰变：n → p + e⁻ + ar{ν}_e β⁺衰变：p → n + e⁺ + ν_e 电子俘获：p + e⁻ → n + ν_e γ衰变：激发态的能量释放 同位素的概念与重要性 第二部分：主动转化——现代炼金术的实践 4. 核裂变：能量的释放与元素的生成 链式反应：核裂变的自我维持 裂变产物：多种元素的随机产生 裂变反应堆的工作原理：慢化剂、控制棒与冷却剂 压水堆（PWR） 沸水堆（BWR） 快中子堆（FBR） 裂变技术的应用：能源、核武器与同位素生产 核废料的产生与处理挑战 5. 核聚变：恒星的能量来源与未来的希望 聚变反应的条件：高温、高密度、高约束时间 主要的聚变反应：氘-氚（D-T）反应、氘-氘（D-D）反应 实现可控核聚变的途径： 惯性约束聚变（ICF）：激光或粒子束驱动 磁约束聚变（MCF）：托卡马克、仿星器 核聚变的潜力：清洁、高效、燃料丰富 核聚变研究的挑战与进展 6. 粒子加速器与靶诱导转化 粒子加速器的原理与类型： 范德格拉夫静电加速器 回旋加速器 同步加速器（质子同步加速器、电子同步加速器） 直线加速器 靶材料的选择与设计 诱导核反应的类型： （p,n）反应，（α,n）反应等 重离子碰撞 合成新元素：从钔到奥刚尼森 粒子加速器在基础科学研究中的应用 7. 放射性同位素的精确制备与应用 同位素分离技术： 气体扩散法 气体离心法 电磁分离法 医用同位素的生产与应用： 诊断：¹⁸F-FDG（PET）、⁹⁹mTc标记物 治疗：¹³¹I（甲状腺癌）、⁶⁰Co（放射治疗）、¹⁹²Ir（近距离治疗） 工业应用： 无损检测：¹⁹²Ir, ⁶⁰Co 示踪技术：¹⁴C, ³H 辐射灭菌：⁶⁰Co 科学研究中的同位素应用： 年代测定：¹⁴C测年 地球化学研究 生物化学研究 第三部分：挑战与未来——元素转化的前瞻 8. 超重元素的探索：元素的边界 “稳定岛”理论：预测稳定超重元素的区域 合成超重元素的技术难点 已合成的超重元素及其性质：例如，Ds（达姆施塔听）、Rg（锫）、Cn（哥本哈根）等 超重元素在基础物理和化学中的意义 9. 元素转化的潜在应用与影响 战略资源的获取：稀土元素、贵金属的合成？ 未来能源的突破：聚变能源的实现 环境修复与污染治理 新型材料的开发：具有特殊性质的同位素材料 10. 伦理、安全与国际合作 核不扩散条约与核安全保障 放射性废料的安全处置与长远规划 核技术发展的伦理考量 国际合作在核研究与应用中的重要性 结语 《现代炼金术：元素转化的理论与实践》旨在为您展现一个科学前沿的宏伟图景。我们相信，对物质基本构成单位的深刻理解和精确控制，将为人类文明的发展注入新的活力。本书是对人类智慧与勇气的赞歌，也是对未来无限可能的憧憬。愿本书能激发您对科学探索的无限热情，共同书写人类科学史的新篇章。

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