核聚变
核聚变和核裂变的应用
核聚变和核裂变的应用
核聚变和核裂变是两种不同的核反应过程。
核聚变是指将两个或更多
的轻核聚合成一个重核的过程，而核裂变则是指将一个重核分裂成两
个或更多的轻核的过程。
这两种反应对我们生活中有着广泛的应用。
一、核聚变的应用
1. 能源领域
核聚变是一种清洁、高效、可持续的能源来源。
在这种反应中，氢原
子被加热至高温高压状态，形成等离子体，然后通过强磁场控制等离
子体运动来实现能量释放。
与传统能源相比，核聚变产生的能量更为
巨大，而且不会产生有害气体和放射性废料。
2. 医学领域
在医学领域中，核聚变技术可以用于放射性同位素标记和治疗。
例如，在癌症治疗中，医生可以使用放射性药物来杀死癌细胞。
这些药物通
常会注入患者体内，并通过血液循环到达癌细胞处。
二、核裂变的应用
1. 能源领域
与核聚变不同，核裂变是一种释放巨大能量的反应。
在这种反应中，重核被撞击后会分裂成两个或更多的轻核，并同时释放出大量能量。
这种反应可以用于制造核电站，提供清洁、高效的电力。
2. 军事领域
核裂变技术也可以用于军事领域。
例如，在核武器中，使用的就是核裂变反应来产生巨大爆炸和辐射效果。
此外，还有一些国家使用核材料来制造核动力潜艇等高科技武器。
总之，无论是核聚变还是核裂变，在各自的领域都有着广泛的应用。
随着科学技术的不断发展和进步，相信这两种反应将会发挥更加重要的作用，为人类社会带来更多福利和便利。
核裂变与核聚变的例子
核裂变与核聚变的例子核裂变和核聚变是两种不同的核反应过程。
核裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后，发生裂变，分裂成两个中等质量的核，并释放大量能量的过程。
核聚变是指轻核（如氢、氦等）在高温高压条件下，发生聚变，合并成较重的核，并释放大量能量的过程。
下面将分别列举10个核裂变和核聚变的例子。
一、核裂变的例子：1.铀-235的裂变：铀-235是最常用的核裂变燃料。
当铀-235被中子轰击后，裂变成两个中等质量的核，同时释放出大量的能量和中子。
这是一种自持链式反应，可以用于核电站的核能发电。
2.钚-239的裂变：钚-239也是常用的核裂变燃料。
与铀-235类似，钚-239被中子轰击后也会发生裂变，释放能量和中子。
钚-239在核武器中广泛应用。
3.镭-226的裂变：镭-226是一种放射性元素，其裂变释放的能量被用于放射疗法中，用于治疗癌症。
4.锕-227的裂变：锕-227是一种人工合成的放射性元素，也可以发生裂变，并释放能量。
5.钚-241的裂变：钚-241是一种人工合成的放射性元素，也可以发生裂变，并释放能量。
钚-241用于核武器和核动力发电。
6.镅-252的裂变：镅-252是一种放射性元素，其裂变释放的能量被用于放射疗法中，用于治疗癌症。
7.锕-228的裂变：锕-228是一种人工合成的放射性元素，也可以发生裂变，并释放能量。
8.锕-229的裂变：锕-229是一种人工合成的放射性元素，也可以发生裂变，并释放能量。
9.镆-266的裂变：镆-266是一种放射性元素，其裂变释放的能量被用于放射疗法中，用于治疗癌症。
10.镆-267的裂变：镆-267是一种放射性元素，其裂变释放的能量被用于放射疗法中，用于治疗癌症。
二、核聚变的例子：1.氢-1和氘-2的聚变：氢-1和氘-2是最简单的核聚变反应，当氢-1和氘-2在高温高压条件下发生聚变时，会合并成氦-3，并释放出大量的能量。
这种反应被用于太阳和恒星的能量产生。
2.氘-2和氚-3的聚变：氘-2和氚-3在高温高压条件下发生聚变时，会合并成氦-4，并释放出大量的能量。
聚变-裂变
聚变-裂变
聚变-裂变是两种不同的核反应过程。
核聚变是指将两个较轻的原子核结合在一起，形成一个较重的原子核，并释放出大量能量的过程。
核聚变反应需要非常高的温度和压力才能发生，通常需要在恒星内部或特殊的实验室设备中进行。
核聚变反应是一种清洁、高效的能源产生方式，被认为是未来的一种重要能源来源。
裂变是指将一个重原子核分裂成两个或更多较轻的原子核，并释放出大量能量的过程。
裂变反应通常需要使用中子来引发，并且会产生大量的放射性废物。
裂变反应是目前核电站和核武器中使用的主要能源产生方式。
核聚变和裂变是两种不同的核反应过程，它们产生能量的方式和条件都不同。
核聚变被认为是一种更清洁、更可持续的能源产生方式，但目前仍需要克服许多技术和工程挑战才能实现商业化应用。
高中物理 19.7核聚变详解
高中物理| 19.7核聚变详解核聚变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。
1轻核的聚变（热核反应）某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。
轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10的负15次方m.实现的方法有:1、用加速器加速原子核；2、把原子核加热到很高的温度；108～109K 聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹2可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。
1.热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
①轻核聚变产能效率高。
②地球上聚变燃料的储量丰富。
③轻聚变更为安全、清洁。
2.现在的技术还不能控制热核反应。
①热核反应的的点火温度很高；②如何约束聚变所需的燃料；③反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；3.实现核聚变的两种方案。
①磁约束（环流器的结构）②惯性约束（惯性约束）习题演练1. (2011年绍兴一中检测)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性2. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损。
核聚变
核聚变的定义：核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。
如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。
相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。
目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。
但是要想能量可被人类有效利用，必须能够合理的控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出。
科学家正努力研究如何控制核聚变，但是现在看来还有很长的路要走。
目前主要的几种可控核聚变方式：超声波核聚变激光约束（惯性约束）核聚变磁约束核聚变（托卡马克）核聚变的另一定义比原子弹威力更大的核武器—氢弹，就是利用核聚变来发挥作用的。
核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。
只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘(dao)、氚(chuan)等。
核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。
太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。
核聚变能释放出巨大的能量，但目前人们只能在氢弹爆炸的一瞬间实现非受控的人工核聚变。
而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务，就必须使核聚变在人们的控制下进行，这就是受控核聚变。
实现受控核聚变具有极其诱人的前景。
不仅因为核聚变能放出巨大的能量，而且由于核聚变所需的原料——氢的同位素氘可以从海水中提取。
经过计算，1升海水中提取出的氘进行核聚变放出的能量相当于100升汽油燃烧释放的能量。
全世界的海水几乎是“取之不尽”的，因此受控核聚变的研究成功将使人类摆脱能源危机的困扰。
核聚变 课件
二、核聚变发生的条件
问题2.产生核聚变反应需要哪些条件？（施青辰）
三、氢弹的原理和主要结构
中国第一颗氢弹
原子弹 → 氢弹
美国约7年 前苏联约4年 我国2年零8个月
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
四、可控核聚变的优势
第一、轻核聚变产能效率高 。 第二、地球上聚变燃料的储量丰富。 第三、轻核聚变更为安全、清洁。
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
一、核聚变特点：
已知：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n
氘核的质量：mD 2.014102u
氚核的质量：mT 3.016050u
氦核的质量：m 4.002603u 中子的质量：mn 1.008665u
1u 931.5Mev 1u 1.66*1027 kg
求（1）该核反应放出多少能量
（2）平均每个核子放出多少能量 （3）铀裂变中平均每个核子释放能量约为0.85Mev，该反应是
磁约束:
B
Br
Z
FZ
v11
v2
环流器（托卡马克）
环流器结构图
英国的欧洲联合环流器
惯性约束:
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
核裂变,核聚变,核衰变,核合变
核裂变,核聚变,核衰变,核合变
核裂变、核聚变、核衰变和核合变是与核能相关的重要概念。
这些过程涉及原子核内部的变化，影响着能源的释放和转化。
在本
文中，我们将深入探讨这些过程的原理、应用和影响。
首先，核裂变是指重原子核分裂成两个或更多较小的核的过程。
这一过程通常伴随着中子的释放，同时也释放出大量的能量。
核裂
变是核反应堆和核武器的基础，通过控制核裂变反应可以产生大量
的电能或者用于破坏性目的。
与核裂变相对的是核聚变，这是指轻原子核融合成较重的核的
过程。
核聚变是太阳和恒星能量来源的基础，也是人类在地球上追
求的清洁能源之一。
虽然目前技术上还无法实现可控的核聚变反应，但科学家们一直在努力研究和开发相关技术，希望能够在未来实现
可持续的核聚变能源。
此外，核衰变是指放射性核素自发地发生核变换的过程。
这一
过程会释放出放射性粒子和能量，对人类和环境都有一定的影响。
核衰变是核能应用中需要重点关注和控制的部分，确保核材料的安
全和合理利用。
最后，核合变是一种较为罕见的核反应过程，指两个原子核合并成一个更重的核的过程。
这一过程通常需要高能量的条件才能发生，目前在实验室中已经实现了一些轻元素的核合变反应，但实际应用还存在诸多挑战。
总的来说，核裂变、核聚变、核衰变和核合变是核能领域中非常重要的概念，它们影响着能源的产生和利用，也对人类社会和环境产生着深远的影响。
通过深入研究和合理应用这些核反应过程，我们可以更好地利用核能资源，推动社会的可持续发展。
核裂变和核聚变的区别和应用
核裂变和核聚变的区别和应用核裂变和核聚变是两种重要的核反应过程，在能源领域和核物理研究中发挥着重要作用。
了解它们的区别以及应用是很有必要的。
一、核裂变核裂变是指重核吸收中子后裂变成两个或更多的核子的过程。
它通常发生在重元素如铀和镎的核中。
核裂变是一种放出大量能量的反应，被广泛应用于核电站。
核裂变的过程中，中子被吸收后，重核变得非稳定并进一步分裂成不稳定的核片段。
在裂变的过程中放出的能量以及产生的中子可以继续引发其他核裂变，从而形成连锁反应。
核裂变在核电站中被利用，通过控制链式反应的速率来产生热能，最终转化为电能。
核裂变的能量释放非常巨大，而且产生的放射性废物需要妥善处理。
核裂变反应一旦失控，可能引发核事故，造成严重后果。
因此，在核电站的运作过程中需要严格的安全措施和监测。
二、核聚变核聚变是指轻元素的原子核融合成较重元素原子核的过程。
常见的核聚变反应是氢、氘、氚等轻核聚变成氦核的过程。
核聚变是太阳和恒星能量的主要来源，也是未来清洁能源的发展方向之一。
核聚变的反应过程需要高温和高密度的条件才能实现。
高温使原子核具有足够的能量克服库仑斥力，而高密度可以提高反应的概率。
在核聚变的反应过程中，也会释放大量的能量，但产生的核废料远远少于核裂变。
核聚变的主要挑战是如何在地球上复制太阳的核聚变反应条件。
科学家们正在不断努力研发可控核聚变技术，如磁约束聚变和惯性约束聚变。
这些技术有望成为未来清洁、高效的能源解决方案。
三、区别和应用核裂变和核聚变有以下几个区别和应用方面主要差异：1. 区别：- 反应物：核裂变主要涉及重核，如铀、镎，而核聚变主要涉及轻核，如氢、氘、氚。
- 产物：核裂变产物是两个或更多的核子，而核聚变产物是较重的元素原子核。
- 释放能量：核裂变释放的能量较大，核聚变更大，是太阳和恒星能量的主要来源。
- 废物处理：核裂变产生的放射性废物较多，核聚变产生的核废料远远少于核裂变。
2. 应用：- 核裂变应用于核电站，通过控制链式反应产生热能，最终转化为电能，为人类提供电力供应。
核核聚变和核裂变
核核聚变和核裂变区别是原理不同、起源不同，1、核裂变：核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。
2、核聚变：核是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下，只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用。
原理不同1、核裂变裂变释放能量是与原子核中质量一能量的储存方式有关。
从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核的任何过程在能量关系上都是有利的。
如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。
然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部构成，即使在构成时建议输出能量，它们却是很平衡的。
不稳定的重核，比如说铀-的核，可以自发性核裂变。
快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。
由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质如铀-堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。
这就是称作原子弹和用作发电的核反应堆通过THF1的缓慢方式的能量释放出来过程。
2、核聚变核聚变，即轻原子核融合变成较轻原子核时释出非常大能量。
因为化学就是在分子、原子层次上研究物质性质，共同组成，结构与变化规律的科学，而核聚变就是出现在原子核层面上的，所以核聚变不属于化学变化。
三、起源不同1、核裂变莉泽·迈特纳和奥托·哈恩同为德国柏林威廉皇帝研究所的研究员。
做为放射性元素研究的一部分，安特纳和哈恩曾经努力奋斗多年缔造比铀轻的原子。
用游离质子炮击铀原子，一些质子可以撞击到铀原子核，并黏在上面，从而产生比铀轻的元素。
这一点看上去显而易见，却一直没有能够顺利。
他们用其他重金属测试了自己的方法，每次的反应都不出所料，一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。
可是一到铀，这种人们所知的最重的元素，就行不通了。
核聚变 课件(17张)
原
子
外壳 弹 2 1
H31H42
He
01n
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
氢弹爆炸形成的磨姑云
二、可控热核反应——核聚变的利用
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用 聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的 可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研 究理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核 能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核， 释放出核能的反映叫做聚变．
〓
聚变
〓
裂变
1 轻核的聚变（热核反应）
某些轻 核能够 结合在 一起， 生成一 个较大 的原子 核，这 种核反 应叫做 聚变。
轻核的聚变:
2 1
H
21H23
(2)该核反应中的质量亏损 Δm=2×2.013 6 u-(3.015 0 u+1.008 7 u)=0.003 5 u。 由爱因斯坦质能方程得释放的核能 ΔE=Δmc2=0.003 5 uc2=0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV。
(3)因为该反应中释放的核能全部转化为机械能,即转化为
3 2
He
的核反应过程。
(2)计算上述反应中释放的核能(已知 1 uc2=931.5 MeV)。 (3)若两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 做对心碰撞即可发生上述
核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的
3 2
He
核和中
子的动能各是多少?
解析:(1)应用电荷数守恒和质量数守恒可写出该核反应方 程:212H→23He+10n。
He
01n
2 1
核聚变
国际热核实验堆ITER装置
由于核聚变研究是一项耗资 巨大、研究周期相当长的大 科学研究项目，人们开始认 识到只有开展广泛的国际合 作才是加速实现核聚变能利 用的可行之路。 2006 年 11 月21日，中国、欧盟、美国、 日本、俄罗斯、韩国、印度 在法国巴黎正式签署了《国 际热核聚变实验堆 ITER 联 合实施协定》， ITER （国 际热核聚变实验反应堆）是 规划建设中的一个为验证全 尺寸可控核聚变技术的可行 性而设计的国际托卡马克实 验堆。此项目预期将持续30 年： 10 年用于建设， 20 年 用于运行，总花费大约 100 亿美元。
• 磁约束装置有很多种，其中最有希望的可能是环流 器（环形电流器），又称托卡马克（Tokamak）
20世纪50年代 初期，前苏联科 学家塔姆和萨哈 罗夫，提出了实 现磁约束容器的 装置——托卡马 克装置，又称环 流器。核聚变实 现的条件苛刻, 需要：1亿度以上 的高温、长时间 的约束在有限的 空间中、足够高 的密度。聚变装 置（聚变堆）是 多种高新技术的 组合体，聚变研 究水平在一定程 度上代表了一个国家的综合科技 水平。 在此之后 ，美国、英国、日本等国的大型托卡马克装置相继建成并投入使用。20世纪90年代，在 欧洲、日本及美国的几个大型托卡马克装置上，聚变能研究取得了突破性进展。
1991年11月在欧洲的JET装置上首次成功地进行了D-T放电 实验，1997年,JET创下了输出聚变功率16.1MW、聚变能 21.7MJ的世界最高纪录。美国的TFTR装置于1993年10月也 实现了D-T聚变反应；近几年来，日本的JT-60U装置也取得了 受控核聚变研究的最好成绩，获得了聚变反应堆级的等离子体 参数：峰值离子温度～45keV，电子温度10keV，等离子体密 度～1020m-3，聚变三乘积～1.5×1021keV· s· m-3；等效聚变功 率增益达到1.25。至此，聚变能的科学可行性基本得到论证， 已经奠定有可能考虑建造聚变能实验堆，创造研究大规模核聚 变的条件。
核聚变 概念
核聚变概念
核聚变，又称核合成，是一种放射性反应，指的是将原子的核粒子合成为更大的原子的核粒子，同时释放出大量能量。
在核聚变现象发生时，两个原子核合并，原子核中的粒子实际上分子结构会发生变化，就像把两块棉花全部压缩到一块，实则是将原子核中的质子和中子彼此结合。
核聚变是一种可以释放出非常大量的能量的反应，但与核裂变不同的是，它的能量释放不伴随放射性物质的释放。
因此，在安全与环保等方面，核聚变比核裂变具有更多的优势。
核聚变反应可以直接转换成可利用的热能，可用于发电。
由此，核聚变在未来发电中可能具有重要的作用。
除此之外，人们还期望核聚变所释放的能量可以应用于航行技术，以及其他应用场合，比如从低地球轨道发射火箭，以及太空探测和探索等。
尽管核聚变技术有着广阔的应用前景，但是实现的过程却有着诸多的挑战。
首先，由于核聚变是一种反应，所以必须要求原子核满足一定的量级和温度，否则核聚变反应将无法发生。
其次，由于核聚变的启动温度极高，一旦反应发生，就会持续释放出大量的能量，因此需要设计一种合理的机制来控制这种反应，而且不能有任何泄漏。
此外，由于核聚变反应需要大量的核材料，而这些核材料大多是稀有的，不可再生的。
因此，尽管核聚变有可能是一个更加可持续的能源，但它也存在着无法避免的一定的环境污染。
核聚变技术仍处于研究阶段，但未来的发展仍充满了可能性，尤其是在发电应用方面。
如今的科学家和技术人员正在致力于开发更加安全、高效的反应系统，以便将其应用于未来的能源系统中。
只有在克服了核聚变技术技术方面所遇到的许多问题后，才能期望它能够发挥出许多强大的功能。
核聚变过程
核聚变过程核聚变（nuclear fusion），又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。
核是指由质量小的原子，主要是指氘，在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。
这是一种核反应的形式。
原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。
核聚变是核裂变相反的核反应形式。
科学家正在努力研究可控核聚变，核聚变可能成为未来的能量来源。
核聚变燃料可来源于海水和一些轻核，所以核聚变燃料是无穷无尽的。
人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。
核聚变，即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。
因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质，组成，结构与变化规律的科学，而核聚变是发生在原子核层面上的，所以核聚变不属于化学变化。
热核反应，或原子核的聚变反应，是当前很有前途的新能源。
参与核反应的轻原子核，如氢（氕）、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应（参见核聚变）。
热核反应是氢弹爆炸的基础，可在瞬间产生大量热能，但尚无法加以利用。
如能使热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制地产生与进行，即可实现受控热核反应。
这正是在进行试验研究的重大课题。
受控热核反应是聚变反应堆的基础。
聚变反应堆一旦成功，则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。
冷核聚变是指：在相对低温（甚至常温）下进行的核聚变反应，这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变（恒星内部热核反应）而提出的一种概念性‘假设’，这种设想将极大的降低反应要求，只要能够在较低温度下让核外电子摆脱原子核的束缚，或者在较高温度下用高强度、高密度磁场阻挡中子或者让中子定向输出，就可以使用更普通更简单的设备产生可控冷核聚变反应，同时也使聚核反应更安全。
什么是核聚变和核裂变
什么是核聚变和核裂变知识点：核聚变和核裂变核聚变和核裂变是两种重要的核反应过程，它们在原子核层面上发生，涉及到核子的重新组合和能量的释放。
1.核聚变：核聚变是指两个轻核结合成一个更重的核的过程。
在这个过程中，轻核中的质子通过核力相互吸引，克服库仑排斥力，最终融合在一起。
核聚变过程中，由于质量数的增加，会有一定的质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，质量亏损会转化为大量的能量。
核聚变主要发生在太阳和其他恒星内部，是恒星发光和发热的主要机制。
2.核裂变：核裂变是指一个重核分裂成两个或多个较轻的核的过程。
在这个过程中，重核吸收一个中子后，会变得不稳定，进一步分裂成两个中等质量的核，同时释放出更多的中子和大量的能量。
核裂变是现代核电站和核武器的主要原理。
核裂变过程中释放的能量主要来自于质量亏损，同样根据爱因斯坦的质能方程，这些亏损的质量转化为能量。
3.核聚变和核裂变的区别：•反应类型：核聚变是轻核结合成重核，而核裂变是重核分裂成轻核。
•能量释放：核聚变释放的能量远大于核裂变，但核聚变需要极高的温度和压力才能实现自持的核聚变反应。
•控制难度：核裂变反应可以通过控制中子的吸收和反应速率来控制，而核聚变反应目前还无法实现有效的控制。
•应用领域：核聚变主要应用于恒星内部，而核裂变广泛应用于核电站和核武器。
4.核聚变和核裂变的应用：•核聚变：太阳和其他恒星通过核聚变产生能量，为宇宙中的生命提供了光和热。
•核裂变：核裂变反应产生的能量被广泛应用于地球上的核电站，为人类提供了大量的电力。
核聚变和核裂变是两种重要的核反应过程，它们在原子核层面上发生，涉及到核子的重新组合和能量的释放。
核聚变是轻核结合成重核的过程，主要发生在太阳和其他恒星内部；核裂变是重核分裂成轻核的过程，广泛应用于核电站和核武器。
虽然核聚变释放的能量远大于核裂变，但目前核聚变还无法实现有效的控制。
习题及方法：1.习题：核聚变和核裂变的主要区别是什么？解题方法：回顾核聚变和核裂变的定义，比较两者的反应类型、能量释放、控制难度和应用领域，总结出主要的区别。
核聚变
氘在海水中大量存在。海水中 大约每600个氢原子中就有一 个氘原子，海水中氘的总量约 40万亿吨。每升海水中所含的 氘完全聚变所释放的聚变能相 当于300升汽油燃料的能量。 按目前世界消耗的能量计算， 海水中氘的聚变能可用几百亿 年。氚可以由锂制造。地球上 锂的储量虽比氘少得多，也有 两千多亿吨。用它来制造氚， 足够人类使用上亿年。
核常 裂规 变能 能源
核聚变能的简介
核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在 一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相 聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着 巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏 巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为 另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是 由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原 子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核， 叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。
核聚变能的反应条件
缺点：反应要求极 高，技术要求极高。 需要在高温高压或 强磁场的约束下进 行。要达到摄氏2亿 度的高温或制造极 其强大的磁场是人 们尚不能企及的。 目前人类已经可以 实现不受控制的核 聚变，如氢弹的爆 炸。
可控核聚变反应
目前，可行性较大的可控核聚变反 应装置就是托卡马克装置。
托卡马克是一种利用磁约束来实现 受控核聚变的环性容器。它的名字 来源于环形、真空室、磁、线圈。 最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰 托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20 世纪50年代发明的。
• • “国家点火装置”负有三大任务： 第一是模拟核爆炸，研究核武器的性能情况，这也是美国建设“国家点火装 置”的初衷，即作为美国核武器储备管理计划的一部分，保了解宇宙的秘密。科学家可使用“国家点火装置” 模拟超新星、黑洞边界、恒星和巨大行星内核的环境，进行科学试验； 第三是保证美国的能源安全。
核聚变
核聚变反应核聚变反应主要借助氢同位素。
核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境1主要原理在标准的地面温度下，物质的原子核彼此靠近的程度只能达到原子的电子壳层核聚变微观示意图所允许的程度。
因此，原子相互作用中只是电子壳层相互影响。
带有同性正电荷的原子核间的斥力阻止它们彼此接近，结果原子核没能发生碰撞而不发生核反应。
要使参加聚变反应的原子核必须具有足够的动能，才能克服这一斥力而彼此靠近。
提高反应物质的温度，就可增大原子核动能。
2反应条件聚变反应需要高温，一个聚变反应释放出的能量很少，也是放出一些即将发生核聚变的反应室中子，这种小规模的核聚变反应还是可以借助人为的方法避开高温获得的，但如果要是大量的，就必须热核反应，使聚变反应变成一个自持的反应，就是自己维持自己的反应，就像烧火一样，煤要烧起来的话，一部分燃烧了，这部分燃烧产生的能量又影响到另外一部分温度提高了，另一部分又燃烧了，能量越多，煤燃起来的就越来越旺。
聚变也是同样的性质，一个聚变了之后，能够放出一些中子，同时也产生一些能量，靠本身的聚变提供热的能量，维持温度。
但这个温度要维持到一个很高的温度才能够维持热核聚变反应，温度要达到好几百万个摄氏度才能发生聚变反应，当少于这个温度的时候，聚变一会儿就熄灭了，就像烧火一样，火烧的不旺一会儿就灭了。
这么高的高温，人为和其他的办法很难达到，只有靠原子核的裂变。
聚变有一个好处就是没有核污染，而裂变有核污染。
3物理解释物质由分子构成，分子由原子构成，原子中的原子核又由质子和中子构成，原子核外包覆与质子数量相等的电子。
质子带正电，中子不带电。
电子受原子核中正电的吸引，在"轨道"上围绕原子核旋转。
不同元素的电子、质子数量也不同，如氢和氢同位素只有1个质子和1个电子，铀是天然元素中最核聚变反应堆工作原理重的原子，有92个质子和92个电子。
核聚变原理讲解
核聚变原理讲解核聚变是一种极为强大的能量释放过程，它是太阳和恒星能量来源的基础原理。
核聚变反应将两个轻原子核融合为一个更重的原子核，同时释放出巨大的能量。
这一过程可以用以下的方程式来描述：h + h →he + e + ν其中，h代表氢核，he代表氦核，e代表电子，ν代表中微子。
核聚变的能量来源于轻原子核的质量差异和质能方程E=mc²，轻原子核融合后形成的更重原子核的质量较轻原子核的质量小，因此质能发生了转化，并以巨大的能量形式释放出来。
在核聚变的过程中，有两个主要的原理。
首先，轻原子核必须克服库仑斥力以实现靠近足够接近，以克服相斥力，使得强引力可以作用于原子核。
其次，要使反应发生，轻原子核必须具有足够的能量克服库仑势垒。
为了实现这些条件，需要在高温和高压环境下进行核聚变实验。
一种常用的方法是使用等离子体来进行核聚变。
等离子体是一种高度电离的气体，其中的电离原子或离子可以在外加电磁场下以高速运动。
在核聚变实验中，通常使用氢等离子体作为燃料。
核聚变实验通常使用两种主要的反应路径：质子-质子链和碳氮氧（CNO）循环。
质子-质子链是最重要的核聚变路径之一，直接涉及氢的聚变。
在这个过程中，两个质子会经历一系列的核反应产生氦核。
首先，两个质子聚变成一个二中间子，其中一个二中间子会衰变产生一个正电子和一个中微子。
接下来，正电子与一个电子发生湮灭，形成了两个光子。
最后，这两个光子会转变为两个γ射线，进而产生氦核。
碳氮氧（CNO）循环是另一种核聚变反应路径，涉及碳、氮和氧原子核的聚变。
CNO循环首先将质子与氮-14原子核聚变，产生碳-15原子核和一个正电子。
接下来，碳-15原子核快速衰变为氮-15原子核，再与另外一个质子聚变生成氦-4原子核。
整个过程经历了多个反应与衰变步骤，最终将质子转化为氦核，释放出能量。
无论采用哪种核聚变反应路径，核聚变都需要极高的温度和压力才能进行。
因为正电子和质子之间的库仑排斥力非常强大，只有在高温下，粒子能量足够高以克服这种能垒。
核裂变与核聚变
核裂变与核聚变
核裂变与核聚变
1. 什么是核裂变
核裂变是指原子核的大量不成比例的分裂，核裂变是一种产生新的原子核的大规模变化过程，它是由质子和中子碰撞而发生的。
核裂变可以累积出大量的能量和放射性物质，如铀和钍。
2. 什么是核聚变
核聚变是指满足一定条件下两个或多个原子核碰撞并释放能量和质子的反应。
两个氘核的聚变得到的能量是新的原子核的质量减去最初进入反应的原子核的质量的数倍，因此该反应被称为“大规模的能量释放”。
核聚变可用来制造超级导弹，也可用于发电。
两种反应的区别：
1. 核裂变是指原子核的大量不成比例的分裂，而核聚变是原子核碰撞并释放能量而形成新的原子核。
2. 核裂变会累积出大量的能量和放射性物质，核聚变会释放大量的能量。
3. 核裂变被用来制造核弹，而核聚变可用于发电。
4. 核裂变的反应通常比核聚变的反应略快，反应的产物多样。
核聚变的反应物则更为有限，而且反应速度也相对较慢。
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聚龙一号
聚变与裂变相比的优点
③轻核聚变更安全、清洁 实现核聚变需要高温，一旦出现故障 ，高温不能维持，反应就自动终止了。
④反应中放射物质的处理较容易 氘和氚聚核反应中产生的氦是没有放射 性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及 聚变时高速中子、质子与其他物质反应 而生成的放射性物质，比裂变所生成的 废物的数量少，容易处理。
0.852MeV）的约4倍。
核聚变的发生条件
1、发生聚变的条件 要使原子核间的距离达到10-15m，核力才能大于电磁力 需要克服极大的库仑斥力，因此必须让轻核具有很大的动能
2、实现的方法 把原子核加热到很高的温度
热核反应一旦发生就不 再需要外界给它能量了
几百万开尔文高温 聚变反应又叫热核反应
标题核聚变的利用--氢弹
必要性：由于地球上化石燃料和裂变材料的储量有限，开发聚变能非常 重要，并且是一项十分紧迫的任务。各国科学家都在加紧研究，以期尽 快在地球上制造出人类自己的“太阳”，缓解甚至消除能源危机的困扰 可能性：地球上聚变燃料的储量丰富。每升水中含有0.03g氘，地球上 的河流、湖泊、海洋等有138.6亿亿立方米的水，大约有40多亿吨氘。 反应中所用的氚可以利用锂来提取，地球上锂的储量有2000亿吨，用 来制取氚足以满足聚变的需要。 困难：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。
弹体
三种炸药：
小
普通炸药
普通炸药 爆炸
型
铀235
原
裂变
子
外壳
弹
氘、氚等热核燃料
氘、氚
聚变
引爆装置
核聚变的利用--氢弹
世界第一颗氢弹——麦克
核聚变的利用--氢弹
氢弹爆炸形成的磨姑云
太阳中的核聚变
太阳是一个巨大的热核反应堆 太阳的中心发生核聚变，放出巨 大能量。太阳，这个天然的核聚 变过程已经发生了好几十亿年
聚龙一号
实现核聚变的难点
地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难 题，科学家设想了两种方案：1.磁约束2.惯性约束 磁约束
带电粒子运动时在均匀磁场中会因洛伦兹力的作用而不飞散 ，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质。
环流器的结构
实现核聚变的难点
地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难题，
核聚变释放的能量
计算下面核聚变放出的能量:
氘核的质量： 氚核的质量： 氦核的质量： 中子的质量：
=0.018884u
=17.59MeV
核聚变释放的能量
计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个量值虽然比 一个铀核裂变产生的能量（201MeV）少，但平均每个核子产生的 能量
是铀裂变（
=
核聚变
教学目标 知道核聚变反应 关注受控聚变反应研究的进展 通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系
教学重点
聚变核反应的特点
教学难点
聚变反应的条件
核子平均质量
合成
原子序数
核聚变 知道什么是聚变，聚变释放能量 知道聚变发生的条件 知道聚变的好处
核聚变
轻核的聚变
某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，同时放 出大量的核能。这种核反应叫做聚变。
问题与练习
一个 粒子融合到一个 核中，写出这个核反应的方程式。这 个反应式左右两边的原子核相比，哪边具有较多的结合能？
核反应方程式为 从比结合能曲线看，反应后比结合能增加，反应中要释放能量， 说明反应式左边的原子核具有较多的能量
问题与球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？
反应速度比较容易进行人工控制，目前 核电站都是用裂变反应释放能源
除氢弹外还不能实现人工 控制
科学家设想了两种方案：1.磁约束2.惯性约束
惯性约束
由于聚变反应的时间非常短，
聚变物质因自身的惯性还来
不及扩散就完成了核反应。
在惯性约束下，可以用激光
从各个方向照射参加反应的
物质，使它们“挤”在一起 发生反应。
惯性约束示意图
问题与练习
什么是核聚变？聚变过程中的能量转化有什么特点？ 两个氢核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。 从比结合能图线看，聚变后壁结合能增加，因此反应中要释放能量
科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还 能维持90亿~100亿年。当然，与人类 历史相比，这个时间很长很长！
聚变与裂变相比的优点
①轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见 的聚变反应平均每个核子放出的能 量约3.3MeV，而裂变时平均每个 核子释放的能量约为1MeV。 ②地球上聚变燃料的储量丰富
总结
放能原理 产能效率
燃料 核废料的处
理难度 可控性
聚变与裂变的对比
重核裂变 重核分裂成质量较小的核，释放出核能
轻核聚变
两个轻核结合成质量较 大的核，释放核能
轻核聚变产能效率比重核裂变高
铀（地球上储量有限）
主要原料是氘（在地球上 储量丰富）
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多，轻核聚变更为安全、清洁
热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着 ，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核 反应，不断向外界释放着巨大的能量。
太阳每秒释放的能量约为3.8× J， 地球只接受了其中的二十亿分之一。 太阳在“核燃烧”的过程中“体重” 不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参 与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。