《核聚变》名师课件
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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，
19.7 核聚变PPT课件
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19.7 核 聚 变
3、主要应用：氢弹 （1）原理：
首先由普通炸药引爆 原子弹，再由原子弹爆 炸产生的高温高压引发 热核爆炸。
（2）1952年11月1日，美国在太平洋上的马绍尔岛上试 爆成功了第一枚氢弹，这枚氢弹当量为1040万吨TNT，相 当于投向日本广岛那颗原子弹威力的800倍。
演示1
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19.7 核 聚 变
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19.7 核 聚 变
4、太阳是一个巨大的热核反应堆：
太阳的主要成分是氢，太阳的中心温度达1.5×107K。在 这样的高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不 断放出能量。
2 1
H
12
H
13
H
11
H
2 1
H
13
H
42
He 10
n
太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J下，相当于1千亿
【选修3-5】
第十九章 原 子 核
轻核的聚变
19.7 核 聚 变
一、核聚变
1、聚变：两个轻核结合成质量较大的核，叫做聚变。
+
演示1
如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
1 0
n+17.6MeV
平均每个核子释放的能量在3 MeV以上，比裂变反 应中平均每个核子放出的能量大3～4倍。
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19.7 核 聚 变
2、聚变的条件：使原子核间的距离达到10-15m
原子核是带正电的，要使它们接近10－15 米就必须需 要克服极大的库仑斥力，这就ห้องสมุดไป่ตู้求核具有足够的动能， 在碰撞时发生聚变。而要使核具有足够大的动能，有一 种方法就是给核加热，使其达到几百万K的高温。
《核聚变》课件2
2
2
产物,所以氘(1 H)是实现这两个反应的原始材料,而氘(1 H)是重水的组成
2
3
部分,在覆盖地球表面 的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲,轻核
聚变是能源危机的终结者。这是优点之二,即地球上聚变燃料的储量丰
富。
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
可再分的最基本的粒子,20 世纪后半期,科学家发现质子、中子也有着
自己的复杂结构,于是基本粒子不再“基本”。
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
一、核聚变
活动与探究
1.聚变发生的条件是什么?
答案:(1)微观上:要使轻核发生聚变,必须使两轻核间的距离达到
KETANG HEZUO TANJIU
预习引导
二、受控热核反应
1.裂变与聚变相比有很多的优点
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。
2.科学家设想的受控热核反应两种方案
磁约束和惯性约束。
三、“基本粒子”不基本
在 19 世纪末,人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不
(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
3
核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的 2 He 核和中
子的动能各是多少?
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
2
产物,所以氘(1 H)是实现这两个反应的原始材料,而氘(1 H)是重水的组成
2
3
部分,在覆盖地球表面 的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲,轻核
聚变是能源危机的终结者。这是优点之二,即地球上聚变燃料的储量丰
富。
问题导学
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课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
可再分的最基本的粒子,20 世纪后半期,科学家发现质子、中子也有着
自己的复杂结构,于是基本粒子不再“基本”。
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
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KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
一、核聚变
活动与探究
1.聚变发生的条件是什么?
答案:(1)微观上:要使轻核发生聚变,必须使两轻核间的距离达到
KETANG HEZUO TANJIU
预习引导
二、受控热核反应
1.裂变与聚变相比有很多的优点
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。
2.科学家设想的受控热核反应两种方案
磁约束和惯性约束。
三、“基本粒子”不基本
在 19 世纪末,人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不
(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
3
核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的 2 He 核和中
子的动能各是多少?
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
核聚变 课件
它的几倍？
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。
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。
《核裂变与核聚变》课件
核裂变与核聚变
目 录
• 核裂变简介 • 核聚变简介 • 核裂变与核聚变的比较 • 核裂变与核聚变的前景展望
01
核裂变简介
核裂变的定义
核裂变是指一个重的原子核分裂成两 个或多个较小的原子核，同时释放出 巨大能量的过程。
裂变过程中，质量较轻的原子核在吸 收一个中子后，会发生不稳定状态， 进而分裂成两个或多个较小的原子核 ，同时释放出能量。
02
目前，实现可控核聚变的技术挑战仍然很大，但实验室研究和
部分实验性装置已经取得了一些令人鼓舞的成果。
核聚变在理论上可以为人类提供几乎无限的清洁能源，因此对
03
于解决全球能源危机和环境问题具有重要意义。
03
核裂变与核聚变的比较
核裂变与核聚变的比较
• 核裂变和核聚变是两种不同的核 反应过程，它们在反应过程、能 源产出和环境影响等方面存在显 著差异。
核裂变的原理
01
根据爱因斯坦的质能方程E=mc² ，当原子核分裂时，由于质量的 亏损，会释放出巨大的能量。
02
核裂变过程中，中子吸收后成为 不稳定的重核，重核分裂时释放 出中子和其他轻核，同时释放出 能量。
核裂变的应用
核裂变是核能发电的主要来源之一， 利用铀或钚等重元素进行核裂变反应 释放出能量，推动涡轮机转动产生电 能。
核聚变的原理
核聚变反应需要极高的温度（达到数千万度）和压力（数十 亿大气压）才能使原子核克服它们之间的库仑斥力，实现聚 合。
在这种条件下，原子核之间的聚变速度会非常快，释放出大 量的能量。这个能量可以01
核聚变作为能源的潜力巨大，被认为是未来能源发展的重要方 向之一。
发展前景。随着技术的不断进步和人类对能源需求的不断增加，核能将
目 录
• 核裂变简介 • 核聚变简介 • 核裂变与核聚变的比较 • 核裂变与核聚变的前景展望
01
核裂变简介
核裂变的定义
核裂变是指一个重的原子核分裂成两 个或多个较小的原子核，同时释放出 巨大能量的过程。
裂变过程中，质量较轻的原子核在吸 收一个中子后，会发生不稳定状态， 进而分裂成两个或多个较小的原子核 ，同时释放出能量。
02
目前，实现可控核聚变的技术挑战仍然很大，但实验室研究和
部分实验性装置已经取得了一些令人鼓舞的成果。
核聚变在理论上可以为人类提供几乎无限的清洁能源，因此对
03
于解决全球能源危机和环境问题具有重要意义。
03
核裂变与核聚变的比较
核裂变与核聚变的比较
• 核裂变和核聚变是两种不同的核 反应过程，它们在反应过程、能 源产出和环境影响等方面存在显 著差异。
核裂变的原理
01
根据爱因斯坦的质能方程E=mc² ，当原子核分裂时，由于质量的 亏损，会释放出巨大的能量。
02
核裂变过程中，中子吸收后成为 不稳定的重核，重核分裂时释放 出中子和其他轻核，同时释放出 能量。
核裂变的应用
核裂变是核能发电的主要来源之一， 利用铀或钚等重元素进行核裂变反应 释放出能量，推动涡轮机转动产生电 能。
核聚变的原理
核聚变反应需要极高的温度（达到数千万度）和压力（数十 亿大气压）才能使原子核克服它们之间的库仑斥力，实现聚 合。
在这种条件下，原子核之间的聚变速度会非常快，释放出大 量的能量。这个能量可以01
核聚变作为能源的潜力巨大，被认为是未来能源发展的重要方 向之一。
发展前景。随着技术的不断进步和人类对能源需求的不断增加，核能将
优秀课件人教版高中物理选修3-5核聚变 (共16张PPT)
（2）地球上聚变燃料的储量丰富
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。 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。
2. 现在的技术还不能控制热核反应，问题有
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。
2 1 3 2 1 0
2 1
2 1
H H He H
2 1 3 2 1 1
3 1 4 2 1 0
H H He n
计算下面核聚变放出的能量:
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
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
201 是铀裂变（ = 0.852MeV）的约4倍。 235 + 1
2、发生聚变的条件:
《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
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
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。
人教版19.7《核聚变》课件
(3)聚变与裂变的对比优点。 ①轻核聚变_产__能__效率高; ②地球上聚变燃料的储量_丰__富__; ③轻核聚变更_安__全__、__清__洁__。 (4)约束核聚变材料的方法:_磁__约__束__和惯性约束。
合作探究·核心归纳 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? 提示:(1)微观上:参与反应的原子核必须接近到核力的作用范围内,约 为10-15m这种程度,因而必须使它们具有很大的动能以克服原子核之 间巨大的库仑斥力做功,由原子核的动能转化为原子核的电势能,使核 子之间的核力发生作用,轻核才能聚变成质量较大的核。 (2)宏观上:要使原子核具有足够大的动能,就得把它加热到几百万开尔 文的高温,才能使聚变反应发生,因此聚变又叫热核反应。
【解析】选D。从形式上看聚变和裂变好像是互逆反应,其实不然,两 者的反应物和生成物全然不同,裂变是重核分裂成中等核,而聚变是两 个轻核聚合为质量较大的轻核,两者不可能互为逆反应,A错误;聚变和 裂变反应的质量都发生了亏损,故都是放能反应,要放出巨大的能量,B 错误,D对;聚变反应须将热核燃料加热到数百万度以上的温度,但一旦 反应进行,自身释放的巨大能量足以提供高温使反应继续进行,故聚变 反应是放能反应,C错。
度
重核裂变
轻核聚变
重核分裂成两个或多个中等 两个轻核结合成质量较大
质量的原子核,放出核能
的原子核,放出核能
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大 3～4倍
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
重核裂变
核裂变燃料铀在地球上储 量有限,尤其用于核裂变 的铀235在铀矿石中只占 0.7%
B.0和1
C.1和0
D.1和1
《核聚变》(教学)课件
3 1 4 2 1 0
2 1
H H He n
2 1 3 2 1 0
聚变后比结合能增加， 反应中会释放能量
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
（每升水中就含有0.03g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。废物主要是泄露的氚，高速 中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质， 比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）
2、可控制热核反应存在的问题： 现在的技术还不能控制热核反应。
问 １、热核反应的的点火温度很高；地球上 题 没有任何容器能够经受如此高的温度； 有：
２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
1、磁约束聚变——托卡马克装置
2、惯性约束聚变
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。
我国在可控热核反应方面的研究和实验发 展情况。 EAST全超导托卡马克实验装置以探索无限 而清洁的核聚变能源为目标，这个装置也被通 称为“人造太阳”，能够像太阳一样给人类提 供无限清洁的能源。目前，由中科院等离子体 物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托 卡马克实验装置大部件已安装完毕，进入抽真 空降温试验阶段。我国的科学家就率先建成了 世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验 装置，模拟太阳产生能量。
2 1
H H He n
2 1 3 2 1 0
聚变后比结合能增加， 反应中会释放能量
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
（每升水中就含有0.03g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。废物主要是泄露的氚，高速 中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质， 比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）
2、可控制热核反应存在的问题： 现在的技术还不能控制热核反应。
问 １、热核反应的的点火温度很高；地球上 题 没有任何容器能够经受如此高的温度； 有：
２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
1、磁约束聚变——托卡马克装置
2、惯性约束聚变
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。
我国在可控热核反应方面的研究和实验发 展情况。 EAST全超导托卡马克实验装置以探索无限 而清洁的核聚变能源为目标，这个装置也被通 称为“人造太阳”，能够像太阳一样给人类提 供无限清洁的能源。目前，由中科院等离子体 物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托 卡马克实验装置大部件已安装完毕，进入抽真 空降温试验阶段。我国的科学家就率先建成了 世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验 装置，模拟太阳产生能量。
《核裂变和核聚变》课件
安全和环保问题
安全监管
无论是核裂变还是核聚变，都需要严格的安全监管以确保反应堆的正常运行和 事故预防。
环保要求
核能作为一种能源形式，需要符合环保要求，包括减少温室气体排放、降低能 源消耗等。
THANKS 感谢观看
与核裂变不同，核聚变不会产生有害 的放射性废料，因此被认为是清洁和 可持续的能源来源。
核聚变的发现
核聚变的研究始于20世纪初，最早由英国物理学家卢瑟福提出。
1930年代，德国科学家奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼发现核裂变现象，开启了原 子能研究的新篇章。
1950年代，美国科学家首次成功实现氢弹爆炸，标志着核聚变技术的实际应用。
核裂变和核聚变
• 核裂变简介 • 核聚变简介 • 核裂变和核聚变的区别 • 核裂变和核聚变的应用 • 核裂变和核聚变的争议
01 核裂变简介
核裂变的定义
核裂变是指一个重的原子核分裂 成两个或多个较轻的原子核，同
时释放出巨大能量的过程。
这个过程需要消耗一定的能量， 通常由中子撞击引发。
裂变过程中释放出的能量与质量 亏损相关，符合爱和压力下，氢原子 核（如氢和氚）相互碰撞，合并
形成氦原子核并释放能量。
这个过程需要巨大的能量输入， 因此需要特殊的装置（如托卡马 克装置）来产生和控制所需的极
端条件。
核聚变反应释放的能量是核裂变 反应的数倍，且不会产生长期放
射性废料。
03 核裂变和核聚变的区别
反应过程
核裂变
核聚变的争议
技术难题
核聚变技术目前尚未完全成熟， 实现可控的核聚变反应仍存在许 多技术难题，需要进一步研究和
探索。
资源限制
核聚变所需的燃料（如氚）相对 稀少，地球上的储量有限，这也 限制了核聚变作为能源的可行性
核聚变--优质获奖精品课件 (5)
释放的能量。
答案:×
-8-
7~8
核聚变
粒子和宇宙
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随堂检测
(3)要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功。 (
)
解析:轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,所以必须克服
库仑斥力做功。
答案:√
-9-
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-11-
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探究二
知识归纳
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
光子、中间玻色
胶子分别传递电磁、
子、胶子
弱、强相互作用
质量亏损不是核子个数的减少,核反应中核子个数
是不变的。
-20-
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典例剖析
【例题2】 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦
核同时放出两个正电子的热核反应,这个核反应释放出的大量能量
(2)恒星的演化
①恒星的形成:大爆炸后,在万有引力作用下形成星云团,进一步
凝聚使引力势能转变为内能,温度升高,直到发光,于是恒星诞生了。
答案:×
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(3)要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功。 (
)
解析:轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,所以必须克服
库仑斥力做功。
答案:√
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知识归纳
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
光子、中间玻色
胶子分别传递电磁、
子、胶子
弱、强相互作用
质量亏损不是核子个数的减少,核反应中核子个数
是不变的。
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典例剖析
【例题2】 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦
核同时放出两个正电子的热核反应,这个核反应释放出的大量能量
(2)恒星的演化
①恒星的形成:大爆炸后,在万有引力作用下形成星云团,进一步
凝聚使引力势能转变为内能,温度升高,直到发光,于是恒星诞生了。
核聚变 课件
（2）由题给条件可求得质量亏损为：
Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u ∴释放的核能为
ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV
例2、 静止在匀强磁场中的
6 3
Li
原子核，俘获一个
速度为7.7×104 m/s 的中子而发生核反应放出α粒子后
变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂
例1、已知氘核质量为2.01e 核的质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成
3 He 的核反应方程式
2
（2）计算上述核反应中释放的核能。
【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方 程即可求出反应释放的核能。
解答： （1）
12H 12H 23He01n
（3）由 r=mv/qB∝ mv/q
rα : rH = mαvα/qα ： mHvH/qH =（4×2 ／ 2 ） : （3×0.1）= 40: 3
T=2πm/qB ∝m/q Tα : TH=4/2 : 3/1=2: 3
直，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度
方向相同，求：
（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。
（2）生成的新核的速度大小和方向。
（3）若α粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场
中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？
解： （1）写出核反应方程式
6 3
Li
01n
13H 24He
生成的新核是氚核
核聚变
一、轻核聚变
某些轻核结合成质量较大的核的核反应过 程，同时放出大量的核能。
例：
3 1
H
12
H
核聚变精ppt精选课件
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
.
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： 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；
磁场约束
.
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： 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；
惯性约束
.
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
.
恒星
19.8、粒子和宇宙
.
1．“基本”粒子 “不” 基本
• 1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。 继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组 成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随 着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子 呢？
.
课堂练习
• 1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d 夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克 带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
.
3．夸克模型
• 1964年提出夸克模型，认为强 子由更基本的成分组成，这种 成分叫做夸克（quark）。夸 克模型经过几十年的发展，已 被多数物理学家接受。
盖 尔 曼
.
• （1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。 • （2）夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍
• 科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能 以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克 的“禁闭”。
.
1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在
.
2．发现新粒子
20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发 现了一些新的粒子。
.
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： 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；
磁场约束
.
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： 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；
惯性约束
.
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
.
恒星
19.8、粒子和宇宙
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1．“基本”粒子 “不” 基本
• 1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。 继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组 成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随 着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子 呢？
.
课堂练习
• 1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d 夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克 带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
.
3．夸克模型
• 1964年提出夸克模型，认为强 子由更基本的成分组成，这种 成分叫做夸克（quark）。夸 克模型经过几十年的发展，已 被多数物理学家接受。
盖 尔 曼
.
• （1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。 • （2）夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍
• 科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能 以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克 的“禁闭”。
.
1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在
.
2．发现新粒子
20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发 现了一些新的粒子。
优秀课件人教版高中物理选修3-5第十九章《原子核》-核聚变 (共24张PPT)
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 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。
我国第一颗氢弹爆炸成功
一、核聚变
1、定义
两个轻核结合成质量较大的核，同时释放大量
的核能，这样的核反应叫做聚变（fusion）
平均每个核子产生的能量是核裂变的3~4倍！
一、核聚变
2、核聚变的条件
要使原子核之间的距离达到10-15m。
V V
要克服巨大的库仑斥力，就需要获得足够大的动能
巨大的热核反应堆-----太阳
一、核聚变 （热核反应）
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弊
正方：利大于弊 一辩：陆睿韬 二辩：刘 旭 三辩：邢牧凡 四辩：胡予萱
反方：弊大于利
VS
一辩：李敏慧 二辩：陆子骏 三辩：刘静怡 四辩：彭 皓
四、作业及资料推荐
相关主题
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况
东方超环——EAST全超导托卡马克实验装置
受控热核反应
（2）惯性约束：利用强激光的惯性压力约束参加反应的物质。
以激光进行惯性约束聚变的图解： 1.蓝色箭头代表激光； 2.橘色代表固态球状核燃料向外爆裂的力量； 3.紫色代表因激光热能而产生向内的惯性作用力； 4.橙色代表压缩后的燃料核，产生的热量快速向外放 射，发散的能量是激光光束加在燃料球上的数倍。
2．把原子核加热到很高的温度108~109K
将一团氘和氚核约束起来，并保持一定的密度。将核加热到上亿 度的超高温，使其在极短时间内一起发生聚变。
聚变反应特点
聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量， 靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去。
实例：
1. 太阳内部和许多恒星内部温度高达107K以上， 其反应就是热核反应的实例。
2. 核武器——氢弹！在短时间释放巨大的能量， 这就是聚变引起的核爆炸。
核聚变普遍存在于宇宙中
至今转化为能量的物质
约100个地球质量
太阳每秒释放的能量
约3.8×1026 J
地球只接受了其中
二十亿分之一
太阳每秒参与碰撞的原子核
7亿吨
每秒转化为能量的物质
400万吨
太阳的这种“核燃烧”还将持续
维持50亿~60亿年
课堂小结
主要学习了核聚变概念，聚变核反应的特点和 条件，知道了实现的方法；同时学会了写出聚 变方程并计算核能。
了解受控热核反应及其研究和发展。受控热核 反应的研究和实验将为人类和平利用核能开发 新的途径。
互动训练
互动答题时间，拿出你的学习卡开始答 题吧！
优教提示
打开工具栏，点击课件训练，选取“名师训练 -《核聚变》”
优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：核聚变”
核聚变条件
聚变条件：原子核必须接近到原子核大小的尺寸范 围，即10-15 m！（要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有 很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力）。
实现的方法： 1．用加速器加速原子核
人工核反应：利用加速器将氘加速到所需的能量（约72KeV)， 轰击含氚的靶。这种方法引起聚变的几率极低（约百万分之一）。
太阳如何运作？
太阳磁场爆发时，太阳表面的耀斑和冕环。
质量亏损与质能方程（知识储备1)
在核反应前后，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和
的现象叫质量亏损。 爱因斯坦相对论指出：
质能方程
物体的能量和质量之间 存在着密切关系，物体 具有的能量与其质量成 正比，如果核反应前后 出现质量亏损，可以推 算出反应中释放的核能。
E mБайду номын сангаас2
关于质能方程的补充说明
利用原子质量单位u和电子伏特eV计算 1u=1.6606×10-27kg 1eV=1.60×10-19J 1u相当于931.5MeV能量！
质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，质量和能量 在数值上的联系绝不等于这两个量可以相互转化！
根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为 零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质 量，所以质量守恒、能量守恒仍成立！
核子平均质量（知识储备2)
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
核子平均质量与原子序数之间的关系
核子平均质量
D E F
O
Fe
如何理解原子核A 与B、C的差异？D、E 与F的差异？
CB
A Z
释放核能的方式
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．
+
聚变
+
裂变
一、核聚变及其条件
地球上最容 易发生的氢
核聚变
氢核聚变
：
2 1
H
31H42
He
1 0
n
17
.6
MeV
平均每个核子释放能量 3 MeV以上，约为裂变反应 释放能量的3～4倍!
核武器——氢弹
弹体
普通炸药 小 型
铀 235
原
外壳
子 弹
氘、氚、
重氢化钾 等 引爆装置
氢弹爆炸形成的蘑菇云
典例探究
（2）由题给条件可求得质量亏损为： Δm = 2×2.0136 u－(3.0150 + 1.0087) u = 0.0035 u 释放的核能为： ΔE = Δmc2 = 0.0035×931.5 MeV= 3.26 MeV
二、受控热核反应
1、聚变与裂变相比的优点 ：
（1）轻核聚变产能效率高； （2）地球上聚变燃料的储量丰富；
（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。
一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了；聚 变产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚、 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。
受控热核反应
2. 目前还不能控制热核反应的主要问题：
（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。
受控热核反应
3. 实现核聚变的两种控制方案：
（1）磁约束：利用磁场来约束参加反应的物质。目前性 能较好的磁约束装置是环流器（又称托卡马克tokamak)