锕系元素Np离子的能级结构和辐射跃迁性质的理论研究

摘要

能源与环境是人类赖以生存和发展的基础。随着人类现代化进程的加快,核能的发展越来越受到众多国家的重视。然而,我国核能的大规模、可持续发展尚受到几个重要因素的影响:核燃料资源问题、长寿命放射性废物处理问题、反应堆安全问题等。对核电站废物的潜在生物危害性分析表明,核电站废物的远期风险主要决定于237Np,241Am,242Am,243Am,243Cm,244Cm及245Cm等少数锕系核素。这些长寿命的锕系核素具有强的放射性及很大的毒性,会对环境及人体产生很大的危害。对含有放射性锕系元素的核废料的处理需要对其结构和物理化学性质进行深入的研究。因此,本论文利用基于多组态Dirac-Fock(MCDF)方法的大规模原子结构计算程序包GRASP2K,主要研究了锕系元素Np3+→Np6+离子的能级结构和辐射跃迁性质。具体包括:研究了Np3+-Np6+的电离能、离子半径以及5fN,5f(N-1)6d,5f(N-1)7s,5f(N-1)7p组态低激发态的能级结构及5f(N-1)6d和5f(N-1)7s到5fN的跃迁能和振子强度。在计算中,只考虑了VV关联效应,而忽略了CV,CC关联效应。同时由于Breit相互作用和QED效应对计算结果的贡献很小,所以也忽略了这两种效应的影响。本文计算结果与其他理论值符合得很好。

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第一章 绪 论

参考文献

第二章 多组态Dirac-Fock方法

2.1 薛定谔方程

2.2 原子体系的哈密顿量

2.3 变分原理

2.4 Hartree-Fock近似

2.5 多组态Hatree-Fock方法

2.6 相对论效应

2.7 对多组态Dirac-Fock方法的修正

参考文献

第三章 辐射跃迁几率计算

3.1 辐射跃迁几率

3.2 冻结核近似

3.3 弛豫效应

参考文献

第四章 锕系元素Np离子的能级结构和辐射跃迁性质的理论研究

4.1 锕系元素概述

4.2 镎（Np）元素概述

4.3 Np离子的能级结构和辐射跃迁性质

参考文献

第五章 总结与展望

附录：攻读硕士学位期间发表的科研成果目录

致谢