第3节轻核聚变(2)

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核裂变、核聚

1.2020 u
放出的能量
E 1.2020 931 .5MeV 1119 .7 MeV
（2）计算铀裂变时释放的能量
1 0
n U Ba Kr 3 n
235 92 141 56 92 36 1 0
235 92
已知
U、
141 56
1 92 、、 0 的质量分别是 Ba 36
核聚变
一、核聚变
一、核聚变
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，同时放出大量的核能。这种核反应叫做聚变。
2 1
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
H + H He + n
2 1 3 2 1 0
计算下面核反应放出的能量:
2 1
H + H He + n
链式反应的条件：（以下条件满足一个即可）
1、裂变物质的体积大于临界体积。 2、裂变物质的质量大于临界质量。
发生链式反应的条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。
素的元种 35 200 多种同位素
发生链式反应
爆炸
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的自持
求：（1）该核反应释放的能量（2）平均每个核子释放的能量
（2）计算铀裂变时释放的能量已知铀核裂变的反应：
235 92
U+ n
1 0
141 56
Ba + Kr + 3 n
mn = 1.6749 ×10 -27 kg

[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理

(19~21点)、人定(21~23点)。
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热核反应堆
弹体
小普通炸药型
铀 235
原子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚变
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
明实确际：上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，

物理鲁科版选修3-5学案：知识导航第四章第3节核聚变含解析

第3节核聚变思维激活太阳会“死亡”吗?提示：太阳是一颗黄矮星，黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约50亿岁.随着太阳的衰老，其光度会稳定增加.在未来大约50亿年之内，太阳内部的氢元素几乎会全部消耗,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升，这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。

由于氦燃烧产生的能量比氢燃烧产生的能量多，因此太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中.当转向新燃料的过程结束时，太阳的质量将会稍微下降,外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处（这是由于太阳质量的下降，这两颗行星将会离太阳更远)。

由于太阳能量的增长与半径的增长不相称，太阳表面的温度将比现在低，从而变成一颗红巨星。

这颗红巨星再经过几十亿年后，氦燃料也将消耗完毕.像第一次消耗完氢燃料一样,太阳的内核又会收缩，内部温度上升.对于很大的恒星来说，这一次坍缩会导致碳元素的聚变。

然而，由于太阳的质量不足以产生碳聚变,这样它将变成一颗白矮星.随着内部温度和光度的降低，最终变成一颗不发光的黑矮星。

自主整理 1。

轻核聚变由轻核结合成质量较大的核叫__________. 例子：H 12+H 31→He 42+n 10+17。

6 MeV ，平均每个核子释放3.52 MeVH 31+H11→He 42+19。

2 MeV ，平均每个核子释放4.8 MeV平均每个核子在聚变放出的能量大约是裂变放出能量的__________.2.可控热核聚变反应(1）产生轻核聚变的条件要使轻核发生聚变,必须使原子核距离在___________的范围内，产生轻核聚变的条件是___________.必须使轻核具有很大的动能，才能使它们接近到10—15 m发生聚变。

因此聚变又叫___________。

太阳内部和许多恒星内部都在激烈地进行热核反应，辐射出大量的能量.(2)热核反应和裂变反应相比，具有许多优越性.热核反应释放能量比裂变反应________;热核反应产生放射性物质处理起来比裂变反应产生放射性物质________；热核反应用的氘,储量丰富;轻核聚变更安全，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.(3）受控热核反应：对反应采用________和________.我国自行研制可控热核反应装置“________”于1984年9月启动.具有国际先进水平的可控热核反应实验装置“________”于1994年安装成功，标志我国在研究可控热核反应方面具有一定的实力.可控热核反应将为人类提供更为巨大的能源.高手笔记1.使核发生聚变反应，必须使它们接近到10-15 m.由于原子核带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服电荷之间的很大的斥力作用，这就要使核具有很大的动能才行。

核聚变、粒子和宇宙课件

32He 的质量为 3.015 0 u，10n 的质量为 1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变
反应中释放的核能约为 A.3.7 MeV
√B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝ 0.003 5 u，则ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故B正确，
二、粒子和宇宙 1.“基本粒子”不基本 (1)直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来人们发现了光子、电子、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子”. (2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上_基__本__ 粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构. 2.发现新粒子 (1)新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了 μ子，1947年发现了K 介子和π介子，后来发现了超子等.
出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大 3～4倍
核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏量
可控性
主要原料是氘，氘在地球上的核裂变燃料铀在地球上储
储量非常丰富.1 L水中大约有量有限，尤其用于核裂变
0.03 g氘，如果用来进行热核反的铀235在天然铀中只占
(2)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子 . 3.夸克模型的提出 1964年提出的强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的.
1.为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？
答案轻核的聚变反应，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10－15 m以内；同时由于原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度.

重核裂变和轻核聚变方程式

重核裂变和轻核聚变方程式一、介绍核能是一种重要的能源形式，可以通过核反应来释放能量。

重核裂变和轻核聚变是两种常见的核反应形式，它们在能量释放、应用领域等方面有着不同的特点。

本文将详细探讨重核裂变和轻核聚变的方程式以及相关的原理和应用。

二、重核裂变2.1 重核裂变的定义重核裂变是指重核（如铀、钚等）在受到中子轰击时分裂成两个或多个较轻的核碎片，并释放大量能量的过程。

重核裂变是核电站和核武器中的主要反应过程之一。

2.2 重核裂变的方程式重核裂变的方程式可以用如下示例来表示：92235U+01n →56141Ba+3692Kr +3⋅01n这个方程表示的是铀-235核和中子之间的反应，产生钡-141和氪-92的碎片，同时释放出3个中子。

2.3 重核裂变的能量释放重核裂变释放的能量在核电站中被用来产生蒸汽，驱动涡轮发电机，最终产生电能。

重核裂变的能量释放主要依赖于反应过程中质量的损失，根据爱因斯坦的质能方程E =mc 2，可以得出质量损失所对应的能量释放。

2.4 重核裂变的应用重核裂变主要应用于核电站和核武器。

在核电站中，通过控制重核裂变反应的速率，可以产生大量的热能，进而产生电能。

而核武器是利用重核裂变反应的巨大能量释放来实现破坏性的冲击。

三、轻核聚变3.1 轻核聚变的定义轻核聚变是指轻核（如氢、氦等）在高温高压环境下融合成更重的核的过程，同时伴随着能量的释放。

轻核聚变是太阳和恒星中的主要能量来源，也是人类未来核能研究的方向之一。

3.2 轻核聚变的方程式轻核聚变的方程式可以用如下示例来表示：12H+13H →24He+01n这个方程表示的是氘和氚之间的反应，产生氦和中子的组合。

3.3 轻核聚变的能量释放轻核聚变时，核反应产生的质量差异会释放出大量的能量。

轻核聚变能量的释放主要来源于核子之间的相互作用。

由于轻核聚变反应所需的高温和高压条件较难实现，目前人类仍在探索实现可控核聚变的方法。

3.4 轻核聚变的应用轻核聚变有着巨大的潜力，可以成为清洁、可持续的能源形式。

新教材人教版高中物理选择性必修第三册第五章原子核知识点考点重点难点提炼汇总

第五章原子核1．原子核的组成............................................................................................................ - 1 -2. 放射性元素的衰变..................................................................................................... - 6 -3. 核力与结合能........................................................................................................... - 13 -4. 核裂变与核聚变....................................................................................................... - 19 -5. “基本”粒子 ................................................................................................................ - 19 -章末复习提高................................................................................................................ - 29 -1．原子核的组成一、天然放射现象及三种射线1．天然放射现象(1)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。

(2)①放射性：物质发射射线的性质。

高二物理核力与结合能重核裂变轻核聚变

通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
铀核裂变时如果生成物不同，释放的能量也有差异。一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算， 1kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能!
我国第一颗原子弹爆炸
切尔诺贝利事件
除核力外原子核内还存在自然界的第四种相互作用弱相互作用（弱力）弱力是引起β衰变，即中子－质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。
四种基本相互作用
1.万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。 2.电磁力：电磁力和万有引力都是“长程力”。
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。这种核反应叫做核聚变。
在20世纪20年代末曾经引起遐想：如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样岂不是可以释放能量供人使用？前景的确诱人，但是怎样使原子核发生分裂或者合并呢？这在当时是一个无法解决的问题。
1938 年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现，生成物中有原子序数为 56 的元素钡。奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此做出了解释：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为原子核的裂变。
3.强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。
4.弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。
中
子
实际存在的
数
原子核
问题：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相
等，但对于较重的原子核，

高中物理-核聚变核能的利用与环境保护

射现象、重核裂变、轻核聚变、原子核的人工转变等相关知识
的记忆及分析判断能力，选项A、D为原子核的人工转变，选
项B为轻核聚变，选项C为原子核的衰变，故选项B、D正确．
答案 BD
计算核聚变释放的能量
【典例3】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝
1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
二、可控热核聚变反应
热核聚变反应的条件：必须使它们的距离达到_1_0_－_1_5 m 以下，使核具有足够的_动__能__，轻核才能够发生聚变．
约束聚变材料的方法：引__力__约__束__、磁__约__束__、 _惯__性__约__束__．三、核能的利用与环境保护
核电站，是利用核能发电，它的核心设施是_核__反__应__堆__ ，核电站就是将反应堆释放的__核_能转化为电能的发电厂．核武器原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器． (1)原子弹：是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性_链__式__ 反应装置． (2)氢弹：是一种靠_惯__性__约__束__ 、不需人工控制而实现_聚__变_ 的反应装置．
(解2)此析反应(过1)程核的反质应量方亏程损为为 21H＋31H―→42He＋10n.
Δm＝2.014 1 u＋3.016 0 u－4.002 6 u－1.008 665 u ＝0.018 835 u，
ΔE＝Δmc2＝0.018 835×931.5 MeV＝17.5 MeV.
平均每个核子释放的核能为175.5 MeV＝3.5 MeV. 答案 (1)21H＋31H―→42He＋10n (2)17.5 MeV；3.5 MeV

高中物理(鲁科版选修35)课件：第4章第3节第4节核聚变核能的利用与环境保护

•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生/11/232021/11/23
[核心点击] 1．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温． 2．轻核聚变是放能反应：从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．
[核心点击] 1．核能利用核原料提供的能量巨大，1 kg 铀释放的全部能量大约相当于 2 700 t 标准煤完全燃烧放出的能量．地球上的常规能源一般都无法跟核能相比．除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，如果能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广阔．热核反应所需的氘更是储量丰富．核原料的运输和储存方便，如：一座 100 万千瓦核电站一年所需原料铀，只需 6 辆卡车就可全部运到现场．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护．
3．核能的优势 (1)核能发电比燃煤发电的成本_低___． (2)核电站对环境污染比燃煤发电_小__得__多___． 4．核能利用存在的危害 (1)核废料的高__辐__射__性__． (2)放射性物质泄漏，产生_核__污__染___． (3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏．
[再判断] 1．太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行．(√) 2．磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内．(√) 3．目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电．(×)

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

第三节轻核聚变

21H+31H→42He+10n 氘核的质量：mD=2.014102u ，氚核的质量：mT=3.016050u
氦核的质量：mα=4.002603u ，中子的质量：mn=1.008 665u
1u=1.6606×10-27kg，e=1.602 2×10-19C
△E=△m·c2
=（mD + mT - mα- mn）c2 =17.6 MeV 平均每个核子放出的能量约为3.3 MeV
第三节轻核聚变
万物生长靠太阳，太阳在我们日常生活中是无可替代的，它提供给地球足够的能源，如果说太阳一旦没有了，那么地球上的一切生物都将随之消失。
你知道太阳的能量来源于什么
一、核聚变
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做轻核的聚变，简称聚变
发生聚变的条件轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到10-15m
四、受控热核反应:
(1)定义:为了使巨大的热核反应能量不以爆炸的形式释放,而是在人工控制下逐渐释放出来并加以利用的热核反应。
（2）：约束聚变的方法：引力约束、磁约束、惯性约束
1、下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是( )
A.3105P―→3104Si＋01e
答案：B
B.21H ＋31H ―→42H e＋10n
C.164C―→174N＋－01e
D.29328U―→29340T h ＋42H e
2、我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应有： (1)29325U＋10n→9308Sr ＋15346Xe＋k10n； (2)21H＋31H→42He＋d10n；
答案：BC
3、太阳不断地向外辐射能量,仍保持1千万度以上的高温,其主
铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1 MeV。

核聚变课件

核聚变粒子和宇宙
核聚变
1.基本知识
(1)定义两个轻核结合成质量较大的原子核的反应．
(2)条件 ①轻核的距离要达到 10－15m
以内．
②聚变可以通过高温来实现，因此又叫热核反应．
(3)核反应举例 ①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹． ②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆． ③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变， 21H＋13H→42He＋01n＋r 该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大 3～4 倍．
(3)夸克所带电荷夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电荷量为元电荷的－13或＋23.例如上夸克带的电荷量为＋23e，下夸克带的电荷量为－13e.
粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，所以每种夸克都有对应的反夸克．
目前普遍认为，质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克组成，u 夸克带电荷量为23e，d 夸克带电荷量为－13e，e 为元电荷，下列论断中可能正确的是( )
2．思考判断 (1)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些．(×) (2)轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生．(×) (3)现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的裂变反应．(×)
3．探究交流氢弹的威力相比原子弹的威力谁大？为什么？【提示】氢弹的威力大．氢弹内部发生的是核聚变，比核裂变放出的能量更多.
(1)写出核反应方程； (2)核反应所释放的能量 ΔE； (3)1 s 内参与上述热核反应的质子数目．
【审题指导】 (1)根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程．
(2)由爱因斯坦质能方程求解释放的能量． (3)由功率的定义求 1 s 内参与反应的质子数．

【课件】核裂变与核聚变+课件高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

每升水中就含有 0.03 g 氘，地球上有 138.6 亿亿立方米的水，大约有 40 万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000 亿吨（3）轻核聚变更为安全、清洁。
高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氘，高速中子，质子与其他物质反应生成的发射性物质，比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理
原子弹
1964年10月16日中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
练习、华能石岛湾高温气冷堆核电站是我国自主研发的世界首座
具有第四代核电特征的核电站。核反应堆是核电站的心脏，它是通
过可控链式核裂变反应来实现核能利用的。一个
U 235
92
原子核在中
子的轰击下发生裂变反应，其裂变方程为，29325U
01 n
5、链式反应（1）定义：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫链式反应。
（2）链式反应的条件： ①要有足够浓度的铀235 ②要有足够数量的慢中子 ③铀块体积大于或等于临界体积体积或裂变物质的质量大于临界质量
6、裂变反应的能量一个铀235核裂变时释放的能量如果按200MeV估算，1kg铀235全
7、实现核聚变的方法
（1）难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。（2）方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。
（1）磁约束：带电粒子运动时在均匀
磁场中会在洛伦兹力的作用而不飞散，
利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是环流器。
托卡马克（环流器）磁约束装置
（2）惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用激光从各个
部发生的核聚变反应，为人类提供源源不断的清洁能源。其内部发生的

第3节核聚变和受控热核反应

例题1、两个中子和两个质子可以结合成一个氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求此核反应的质量亏损和结合能。 (1u=1.66×10-27千克， c=3×108m／s)
解：△m＝0.029282u
△E＝△mc2=0.029282×931MeV= 27.3MeV
（2）地球上聚变燃料的储量丰富
1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结者。
（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
氘和氚聚就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。
Δm = mD + mT - (mα + mn ) = 0.018884u
ΔE = Δmc2 = 0.01884 ×931.5MeV
= 17.59MeV
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 17.6 = 3.52MeV 2+3
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2
＝ 4.37 ×10－12J
是铀裂变（ 201 = 0.852MeV）的约4倍。 235 + 1
2、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。

重核的裂变和轻核的聚变课件解析

利用工事进展掩蔽在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。
〔２〕放射性沾染防护。避开在沾染区或高照射量率的地区行动及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间
进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留
原子弹中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云开展图
二、核电站
解决能源危机根本途径——核能可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。核聚变资源可使用几亿年。
二、核电站水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂链式反响的应用—— 核电站慢中子反响堆
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
〓〓
裂变聚变
2、轻核的聚变方程式：某些轻核可以结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反响叫做聚变。
2 1
H
21H23
He
01n
2 1
H
21H23
He11H
2 1
H
31,计算下面核反响放出的能量:
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n
氘核的质量：mD 氚核的质量：mT
4、链式反响的应用-----原子弹
原子弹 “小玩意儿〞钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个宏大的弹坑．
在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡．
“原子弹之父〞奥本海默在核爆观测站里感到非常震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉．我是死神，我是世界的消灭者．〞

高中物理(新人教版)选择性必修3：核裂变与核聚变【精品课件】

现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生
核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能
量，根据E＝mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，
C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质
量减少，核子的比结合能增加，D正确。
1个U235发生裂变亏损质量：
Δm = (mu+ mn) - (mBa+mKr+3mn)= 0.3578×10－27kg
1个U235发生裂变释放的能量：ΔE= ∆ = ∆ × . =200.55MeV
1kg铀中含有的铀核数为：
N
1000
1000
NA
6.02 10 23 2.562 10 24
【例题4】一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一
个γ光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量
为h，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ A ）
A.这个反应的核反应方程是 21H＋31H→42He＋10n＋γ
B.这个核反应既不是聚变反应也不是裂变反应
2
1
H 21 H 31 H 11 H
要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15 m以内，核力才能起作用。由于
原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，
原子核要有很大的动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动
能而发生核聚变呢？
⑴用加速器加速原子核
利用磁场来约束参加反应的物质。
托卡马克装置
中国科学院的环流器装置
⑵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

重核裂变与轻核聚变ppt课件

谢谢您的聆听
THANKS
环境污染与气候变化
传统能源的大量使用导致严重的环境污染和气候变化问题，迫切需要寻找清洁、高效的能源解决方案。
重核裂变在能源领域的应用
核裂变反应堆
利用重核裂变反应产生大量热能，通过热交换器将热能转化为电能，
实现核能发电。
核燃料循环
包括铀矿开采、铀浓缩、燃料元件制造、反应堆运行和乏燃料处理等环节，构成完整的核燃料循环体系。
轻核聚变研究
系统研究了轻核聚变的反应条件、反应过程以及能量输出等，揭示了轻核聚变在能源领域的巨大潜力，为可控核聚变技术的发展奠定了基础。
裂变与聚变比较
对比分析了重核裂变和轻核聚变的优缺点，探讨了二者在能源利用、环境保护等方面的差异，为核能技术的选择提供了参考。
未来展望
深入研究重核裂变与轻核聚变的反应机制
放射性药物研发
重核裂变产生的放射性同位素可用于研发放射性药物，这些药物可用于治疗癌症等疾病。
辐射防护和治疗
重核裂变产生的辐射可用于辐射防护和治疗，如利用辐射杀死癌细胞等。
轻核聚变在医学领域的应用
中子源
01
轻核聚变产生的中子可用作中子源，用于中子俘获治疗、中子
活化分析等医学应用。
放射性同位素生产
轻核聚变应用
未来能源解决方案之一。通过模拟太阳内部的聚变反应，实现清洁能源的生产和利用。如热核聚变反应堆等。
04
重核裂变与轻核聚变在能源领域的应用
能源领域现状
能源需求持续增长
随着全球人口增长和经济发展，能源需求不断攀升，对传统能源和可再生能源的需求均呈现上升趋势。
能源转型与技术创新
全球范围内正在经历能源转型，发展可再生能源和低碳技术，以应对能源和环境挑战。

高中物理轻核的聚变例题解析课标2

德钝市安静阳光实验学校轻核的聚变例题解析【例1】4个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子.写出聚变核反应方程，并算出在这次聚变中能放出多少能量，已知【分析】聚变反应中也遵循质量数守恒和电荷数守恒.由反应中的质量亏损，用质能方程即可算出释放的能量.【解】聚变反应式为核反应中的质量亏损为△m＝4mH-（mHe+2me）=0.0276u，所以释放的核能为△E=△mc2=0.0276uc2=0.0276×931.5MeV＝25.71MeV.【例2】1kg的氘和氚全部发生热核反应，释放出的核能相当于多少热值q=2.94×107J／kg的煤完全燃烧放出的能量？已知氘核质量m1=2.0141u，氚核质量m2=3.0160u，氦核质量m3=4.0026u，中子质量m4=1.0087u.【分析】氘和氚聚变的核反应式为根据核反应中的质量亏损，用爱因斯坦方程即可算出聚合成一个氦核时所释放的核能.由聚合时氘核和氚核的质量比可知1kg氘和氚全部聚合时能形成氦核的个数，即可算出释放的总能量.【解】根据核反应方程知反应中的质量亏损为△m＝m1＋m2-（m3＋m4）＝2.0141u＋3.0160u-（4.0026u＋1.0087u）＝0.0188u.由爱因斯坦方程得聚合成一个氦核释放的核能为△E＝△mc2＝0.0188uc2＝0.0188×931.5MeV=17.51MeV=28.02×10-13J.根据完全反应条件可知1kg的氘和氚中含有的氘原子核数和氚原子核数均为这也就是能发生聚变的次数.所以1kg氘和氚完全反应释放的核能为它所相当的煤的质量数为【例3】如果1g氢完全聚变，根据上题的数据，可放出多少能量？相当于多少热值2.93×107J／kg的煤所释放的能量？【分析】根据1g氢中含有的氢核个数，可知能聚合成多少氦，利用上题数据就可算出释放的能.用它除以煤的热值，即得煤的质量数.【解】1g氢中含有的氢核数为:由于每4个氢核聚变能放出25.71MeV能量，所以1g氢含有的氢核完全聚变放出的能量为:相当于高热值煤的质量数为:=21.1t.【说明】由计算可知，聚变所释放的能量更大，这正是氢弹比原子弹更具威力的原因.【例4】两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素).已知氘核质量mD=2.0136u，氦核质量me=3.0150u，中子质量mn=1.0087u.（1）写出聚变方程并算出释放的核能（已知1uc2=931.5MeV）；（2）若反应前两氘核的动能均为Eko=0.35MeV，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？【分析】根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦方程即可算出核能.2.两氘核原有的动能和核反应中释放的核能完全转化为生成的氦核和中子的动能，由总能量守恒和动量守恒即得.【解】1.聚变的核反应方程为这个核反应中的质量亏损由爱因斯坦质能方程得释放的核能2.把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒.由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此，反应前后系统的总动量恒为零，即又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为因为mHe∶mn=3∶1，所以氦核和中子的速率之比把这两个关系代入（2）式得即（3.26+2×0.35）MeV=4 EKHe.得氦核的动能和中子的动能分别为。

物理一轮复习专题51 原子与原子核(讲)(含解析)

专题51 原子与原子核1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2。

掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识。

4.会书写核反应方程,并能根据质能方程求解核能问题．一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构（1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。

(2)α粒子散射实验：19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞"了回来。

(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.2．光谱(1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。

(2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。

有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。

（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式错误!＝R错误!,（n＝3,4,5，…），R是里德伯常量,R＝1.10×107 m－1，n为量子数。

3．玻尔理论（1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。

（2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν＝E m－E n。

（h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s）（3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。

4．氢原子的能级、能级公式（1）氢原子的能级能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式:E n＝错误!E1 (n＝1,2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1（n＝1,2，3，…)，其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1＝0.53×10－10m。

第3节 轻核聚变(2)

核裂变、核聚

[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理

物理鲁科版选修3-5学案：知识导航第四章第3节核聚变含解析

核聚变、粒子和宇宙 课件

重核裂变和轻核聚变方程式

新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第五章 原子核 知识点考点重点难点提炼汇总

高二物理 核力与结合能 重核裂变 轻核聚变

高中物理-核聚变 核能的利用与环境保护

高中物理(鲁科版选修35)课件：第4章 第3节 第4节 核聚变 核能的利用与环境保护

核聚变 课件(17张)

第三节 轻核聚变

核聚变 课件