核聚变ppt课件
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[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理
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(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，
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，
核聚变(PPT)4-4
血压上升、血浆胆固醇升高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。钠的适宜摄入量（AI）成人为mg/d。 储存方法编辑 浸放于液体石蜡、矿物油和苯 系物中密封保存，大量通常储存在铁桶中充氩气密封保存。金属钠不能保存在煤油中是因为与煤油中的有机酸等物质反应成有机酸钠等物质（呈黄色）附着 在钠表面 [] 。当保存在石蜡油中时，空气中的氧气也会进入石蜡油，使金属钠的表面变灰，形成氧化物膜。 保存在煤油中的钠 保存在煤油中的钠 在纯度要 求不高的少量保存时可用煤油浸泡，如实验室保存。 贮于阴凉干燥处，远离火种、热源。少量一般保存在液体石蜡中。 与氧化剂、酸类、卤素分储分运。
.聚变反应的特点
⑴ 和裂变相比，轻核聚变产能效率高
⑵ 聚变材料丰富 1L海水中大约有0.03g氘
如果发生聚变，放的能量相当于燃烧300L汽油。
⑶ 安全、无污染
聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性， 不污染周围环境。
常规裂变反应堆会产生寿命长放射性较强的 核废料，容易引起环境污染。
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
原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程 度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有 很大的动能。
怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？
方法之一 就是将物质加热 热核反应
方法之二 激光核聚变
能有效保留钠时，胃肠外营养缺钠或低钠时，利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神、甚 至起立时昏倒。失；健康管理师 / 健康管理师 ；钠达.g/kg体重以上时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性吉尔痉挛，尿中无氯化 物检出。 正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些特殊情况下，如误将食盐当食糖加入婴儿奶粉中喂养，则可引起中度甚至死亡。急性中度，可出现水肿、
.聚变反应的特点
⑴ 和裂变相比，轻核聚变产能效率高
⑵ 聚变材料丰富 1L海水中大约有0.03g氘
如果发生聚变，放的能量相当于燃烧300L汽油。
⑶ 安全、无污染
聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性， 不污染周围环境。
常规裂变反应堆会产生寿命长放射性较强的 核废料，容易引起环境污染。
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
原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程 度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有 很大的动能。
怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？
方法之一 就是将物质加热 热核反应
方法之二 激光核聚变
能有效保留钠时，胃肠外营养缺钠或低钠时，利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神、甚 至起立时昏倒。失；健康管理师 / 健康管理师 ；钠达.g/kg体重以上时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性吉尔痉挛，尿中无氯化 物检出。 正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些特殊情况下，如误将食盐当食糖加入婴儿奶粉中喂养，则可引起中度甚至死亡。急性中度，可出现水肿、
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.
《核聚变》【公开课教学PPT课件】高中物理
活动1：小小科学家 磁约束——环流器（托卡马克）
活动1：小小科学家 磁约束——仿星器
活动1：小小科学家
惯性约束---激光点火
神 光 Ⅲ 号
二、受控热核反应
2、可控核聚变的实现方法
• 磁约束
将燃料锁定在一定空间
• 惯性约束
产生高温
二、受控热核反应
三、核聚变能源的利用
• 核聚变能源被誉为人类的终极能源 • 具有产能高、原料丰富、废料清洁等优点
3、实现方法 • 把原子核加热到足够大的温度
几百万开尔文高温
二、受控热核反应
1、实现核聚变的难点
• 地球上没有容器能承受如此高的温度 • 几百万开尔文的高温如何实现？ 通过查找资料，你是否了解到国际上主流的做法？
活动1：小小科学家 课前自主学习，课堂展示风采
• 介绍一种实现可控核聚变的方法及其原理？
2007年10月，中国、欧盟、印度、日本、韩国、 俄罗斯和美国等七个国家和地区合作开展“国际核聚变 实验（ITER）”计划。
活动2：科学辩论会 辩题：开发核聚变能源的利弊
正方：利大于弊
反方：弊大于利
一辩：陆睿韬 二辩：刘 旭 三辩：邢牧凡 四辩：胡予萱
VS 一辩：李敏慧 二辩：陆子骏 三辩：刘静怡 四辩：彭 皓
主要成分：氢
核
+
聚
高温1.5 x 107K
变
高压2000亿帕斯卡
科学家估计：
太阳核聚变能维持90~100亿年
核聚变的利用——氢弹
外壳
弹
氘、氚等热 核燃料
引爆装置
三种组合：
普通炸药 爆炸
Ｕ235
裂变
氘、氚 聚变
2 1
H
核聚变ppt课件
呢！”耿英说：“可我们并不会制作陶瓷的手艺啊，去了能干什么赚钱呢？”耿老爹说：“不碍事的。去那里做陶瓷生意的商人肯定不
少，我想啊
15
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8
2.目前人们实现的核聚变是什么?实现热核反应存在的困难是什 么? 提示:(1)目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸,是由普通炸 药引爆原子弹,再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应,但 这是不可控制的。 (2)实现热核反应存在的困难是地球上没有任何容器能够经受住 热核反应所需要的高温。
9
4.如何实现对热核反应的控制?可控热核反应有哪些优点? 提示:(1)可能实现对热核反应的控制方法:磁约束:利用磁场来约 束参加反应的物质。环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。 惯性约束:利用强激光从各个方向照射参加反应的物质,使它们由 于惯性还来不及扩散就完成了核反应。 (2)可控热核反应的优点:放射性污染小,不产生核废料,核燃料十 分丰富。
耿老爹就结算了住宿费用，带着三个孩子继续顺江而下往前走。走之前，他还特意言谢了这位客栈掌柜的，非常感谢他善意的提醒。入
夏以后，天气热得很快，雨水也日渐增多起来。这恼人的天气给耿家父子四人的前行带来了不少的困难。因此，他们就只能是走走停停
的了。如此，转眼之间就到了盛夏时节，他们已经辗转进入到了江西境界，但却一直没有找到一个合适开店的地儿，让耿老爹好不焦虑。
【补偿训练】
2.太阳不断地向外辐射能量,仍保持1千万度以上的高温,其主要
原因是太阳内部进行着剧烈的( )
A.衰变反应
B.人工核反应
C.裂变反应
D.热核反应
【解析】选D。太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变,即热核
反应,故D对。
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．
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．
22核聚变PPT课件
Cu
552
238 92
U
1803
7.68 7.97 8.75 7.58
【思考】：结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即：结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
U-235
C-12
如何才能反映原子核的稳定程度？
平均结合能
平均结合能
=
结合能 核子数
1）概念：原子核的结合能与核子数之比
2）理解：核子结合成原子核时，平均每个核子 所释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个 核子时，外界必须提供给每个核子的平均能量。
•可通过 10n36Li4 2He13H 获得
或者
12H12H13H1 1H
只要有了氘核和适当的装置，运用三个氘核便可以
得到大约21.6MeV的能量.
废料的处理
2 1
H
+
3 1
H
42He
+
1 0
n
+
ห้องสมุดไป่ตู้
17.6MeV
•废料: 氦-4 沒有放射性的惰性气体
反应的条件
2 1
H
+
3 1
H
42He
+
1 0
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂 链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
1 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， 释放出核能的反映叫做聚变．
〓
聚变
〓
裂变
轻核：质量数很小的原子核，如氢核、氘核等
核反应过程
2 1
H
+
3 1
高中物理选择性必修三《核裂变与核聚变》教学课件
当堂检测
铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的
是( C )
A.铀块的质量是重要因素，与体积无关 B.为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时 产生的快中子 C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发 生 D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关
答案 C 解析 要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体 积或临界质量，故选项A、D错误，C正确；铀235俘获慢 中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小， 故选项B错误。
原子弹
图5.4-3是“内爆式”原子弹结构图。 核燃料一般被分成若干块放置，每块的体积 都小于临界体积。它的外部安放化学炸药， 引爆时利用化学炸药爆炸的冲击波将核燃料 压缩至高密度的超临界状态，聚心冲击波同 时压缩放在核燃料球心的中子源，使它释放 中子，引起核燃料的链式反应。其中，中子 源的四周用铀238做成中子反射层，使逸出 燃料区的部分中子返回，从而，降低中子逃 逸率以减小临界质量，节省核燃料。
现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是： 29352U＋10n→16430Nd＋Zr ＋310n＋8－01e＋ν
(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr )的
电荷数与质量数； (2)已知铀(U)核的质量为 235.043 9 u ，中子质量为 1.008 7 u ，钕(Nd)核质量为 142.909 8 u，锆核质量为 89.904 7 u；又知 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，试计算 1 kg 铀 235 大约能产生的能量是多少？
第二节 反应堆与核电站
核反应堆
水泥防护层
反应堆与核电站
控制棒——镉棒 燃料棒—铀棒 慢化剂
核聚变PPT课件
日本JT-60U装置
欧共体JET装置
美国TFTR装置 22
中国环流器2号A(HL-2A)与聚变研究
中国环流器二号A（HL-2A）装置
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。
，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。
17
▪ 电速陈光度火空文球间锦是的概定等域 离念于 子约适 体当束的--磁电场光位形火空球间和
18
特斯拉拿着两个电光火球正在玩杂 技
19
▪ 依靠不加热方法在地球实现聚变的可行性 （A-2-D）
束，其中一个方案：在一个直径约为400μm的小球内充
以30-100大气压的氘-氚混合气体，让强劲率激光（目前
达到1012W，争取1014W）均匀地从四面八方照射小球，
使球内氘氚混合体的密度达到液体密度的一千到一万倍，
温度达到108K而引起聚变反应。除激光惯性约束外，还
有电子束等方案，但至今还没有一个成功。
1
水能
人 类 风能 使 用 的 大 自 然 能 源
潮汐能
太阳能 生2物能
对于裂变而言，由于存在着延迟好几秒的中子存在， 有温度不是很高，故可在现有的技术上实现人工 控制
对于聚变而言，由于存在一个必要条件：高温。一
般达到几亿度（为何要达到这么高温度），很多
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。
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1 、 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。
1 2H+1 3H 2 4H e+0 1n
计算下面核聚变放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
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=1.008665u
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.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。
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.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。
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。Fra bibliotek19. 7 核聚变
研究表明：原子核的质量虽然随着原子 序数的增大而增大，但是二者之间并不成正 比关系，其核子的平均质量与原子序数有如 图的关系：
核子的平均质 量是： 原子核的质量
核子数
核子平均质量
D
E
F
A
CB
O
Fe
Z
核子的平均质量与原子序数之间的关系
核子 平均 质量
D
E
合成
F
O
Fe
原子序数
一、核聚变
Δ m =m D+m T-(m α+m n)=0.018884u
ΔE=Δmc2 = 0 .0 1 8 8 4 × 9 3 1 .5 M e V
=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 每个核子子产生的能量
17.6 = 3.52MeV
2+3
是铀裂变（ 2 0 1 = 0.852MeV） 的约4倍。 2 3 5 + 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。
3、实现的方法有: 把原子核加热到很高的温度；
聚变反应又叫 热核反应
几百万开 尔文高温
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
小
普通炸药型
普通炸药
爆炸
铀235
原 子
Ｕ235
外壳 弹
裂变
氘、氚
氘、氚 聚变
等热核 引爆燃装料置 1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
世界第一颗氢弹——麦克
氢弹爆炸形成的磨姑云
太阳是一个巨大的热核反应堆。
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 3.8×1026 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。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！
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2
＝ 4.37 ×10－12J
（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。
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。
1 2H+1 3H 2 4H e+0 1n
计算下面核聚变放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
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=1.008665u
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.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。
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.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。
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。Fra bibliotek19. 7 核聚变
研究表明：原子核的质量虽然随着原子 序数的增大而增大，但是二者之间并不成正 比关系，其核子的平均质量与原子序数有如 图的关系：
核子的平均质 量是： 原子核的质量
核子数
核子平均质量
D
E
F
A
CB
O
Fe
Z
核子的平均质量与原子序数之间的关系
核子 平均 质量
D
E
合成
F
O
Fe
原子序数
一、核聚变
Δ m =m D+m T-(m α+m n)=0.018884u
ΔE=Δmc2 = 0 .0 1 8 8 4 × 9 3 1 .5 M e V
=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 每个核子子产生的能量
17.6 = 3.52MeV
2+3
是铀裂变（ 2 0 1 = 0.852MeV） 的约4倍。 2 3 5 + 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。
3、实现的方法有: 把原子核加热到很高的温度；
聚变反应又叫 热核反应
几百万开 尔文高温
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
小
普通炸药型
普通炸药
爆炸
铀235
原 子
Ｕ235
外壳 弹
裂变
氘、氚
氘、氚 聚变
等热核 引爆燃装料置 1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
世界第一颗氢弹——麦克
氢弹爆炸形成的磨姑云
太阳是一个巨大的热核反应堆。
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 3.8×1026 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。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！
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2
＝ 4.37 ×10－12J
（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。