16.3 原子核的结合能 裂变核聚变
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1 H 3 H4 He 0 n 17.6MeV 1 2
2 1
3 H 2 He4 He 1H 18.3MeV 2 1
以上四个反应的总效果是
1 62 H 24 He 21 H 20 n 43.15MeV 1 2 1
说明 (1) 1kg 的氘核聚变时，放出的能量是 1 kg 铀裂变时放出能
100
150
200
250
A
两个轻原子核聚集成稍重原子核或重原子核分裂为两个中 等质量原子核由于比结合能增大，可释放出能量。
二、核裂变与核聚变
1. 原子核裂变 一个重原子核分裂为两个过两个以上中等质量原子核，同 时释放出极大能量。 例 235 U 吸收一个中子，一个可能的反应过程 92 235 1 1 U 0 n 140 Xe 94 Sr 20 n 92 54 38 释放出约200MeV的能量，同时放出两三个中子。如 果其中至少有一个中子能诱发另一个235 U 裂变，就能使裂 92 变自持地进行下去，形成裂变链式反应。 说明 (1) 在1942年12月费米建立了第一座可控核裂变链式反应堆。 (2) 化学反应中一个原子能够提供的化学能不到10 eV，与一个 核裂变能相比小107 倍。 1kg 的 235U 全部裂变释放出可利
16.3 原子核的结合能 裂变和聚变
一、原子核的结合能
1. 原子核质量亏损 原子核质量小于组成核的所有核子静止质量之和，二 者之差
1 m( Z , A) Z m( 0 H) ( A Z ) mn m( Z , A)
1 0
H —— 一个中性轻原子质量， ( Z , A) ——中性原子核质 m 量。二者相减，Z 个电子质量抵消。
用的核能，约相当于 2500 t 标准煤燃烧所放出热能。
已提纯的 235U, 准备 再加工为实弹弹头
核电站 工作原理图
3. 原子核的聚变 两个轻核聚合成为一个稍重原子核的过程。 四个常见的重要轻核聚变反应
2 1 3 1 H 2 H2 He 0 n 3.25MeV 1
2 1
2 1
H 2 H3 H1H 4.0MeV 1 1 1
2. 原子核的结合能
EB ( Z , A) m( Z , A) c 2
把原子核拆散所需做功的最小数值
3. 原子核的比结合能 EB / A
9 8 7
12C 16O 24 20Ne Mg
4He 8Be
11B
7Li 6Li
2 1 3 H 2 He4 He 1H 2 1
EB / A
(MeV)
6 5 4 3 2 1
3.中等质量原 子核的比结 合能大，轻 核、重核比 结合能较小
94 38 1 1 Sr 140 Xe 20 n 235 U 0 n 54 0
1. 比结合能总 趋势随A增加 3He 而增大，但有 起伏。
2H
2. 比结合能变化不大，结 合能大致和A成正比。
0 4 8 12 16 20 24 28 30 50
量的 4 倍，相当于104 t 煤燃烧放出的能量。
(2) 依靠核聚变取得能量的例子有：太阳能(引力约束核聚变) 和氢弹(惯性约束核聚变)。
(3) 惯Biblioteka Baidu约束和磁约束聚变是受控热核反应的两种主导方式。
用于激光核聚变靶室的氘 氚混合燃料弹丸，它是微 小球体，直径约几个毫米。
图示为用于激光核聚变实验的 六路真空靶室，实验中采用大 功率( ~ 1014 W ) 钕玻璃激光器。
2 1
3 H 2 He4 He 1H 18.3MeV 2 1
以上四个反应的总效果是
1 62 H 24 He 21 H 20 n 43.15MeV 1 2 1
说明 (1) 1kg 的氘核聚变时，放出的能量是 1 kg 铀裂变时放出能
100
150
200
250
A
两个轻原子核聚集成稍重原子核或重原子核分裂为两个中 等质量原子核由于比结合能增大，可释放出能量。
二、核裂变与核聚变
1. 原子核裂变 一个重原子核分裂为两个过两个以上中等质量原子核，同 时释放出极大能量。 例 235 U 吸收一个中子，一个可能的反应过程 92 235 1 1 U 0 n 140 Xe 94 Sr 20 n 92 54 38 释放出约200MeV的能量，同时放出两三个中子。如 果其中至少有一个中子能诱发另一个235 U 裂变，就能使裂 92 变自持地进行下去，形成裂变链式反应。 说明 (1) 在1942年12月费米建立了第一座可控核裂变链式反应堆。 (2) 化学反应中一个原子能够提供的化学能不到10 eV，与一个 核裂变能相比小107 倍。 1kg 的 235U 全部裂变释放出可利
16.3 原子核的结合能 裂变和聚变
一、原子核的结合能
1. 原子核质量亏损 原子核质量小于组成核的所有核子静止质量之和，二 者之差
1 m( Z , A) Z m( 0 H) ( A Z ) mn m( Z , A)
1 0
H —— 一个中性轻原子质量， ( Z , A) ——中性原子核质 m 量。二者相减，Z 个电子质量抵消。
用的核能，约相当于 2500 t 标准煤燃烧所放出热能。
已提纯的 235U, 准备 再加工为实弹弹头
核电站 工作原理图
3. 原子核的聚变 两个轻核聚合成为一个稍重原子核的过程。 四个常见的重要轻核聚变反应
2 1 3 1 H 2 H2 He 0 n 3.25MeV 1
2 1
2 1
H 2 H3 H1H 4.0MeV 1 1 1
2. 原子核的结合能
EB ( Z , A) m( Z , A) c 2
把原子核拆散所需做功的最小数值
3. 原子核的比结合能 EB / A
9 8 7
12C 16O 24 20Ne Mg
4He 8Be
11B
7Li 6Li
2 1 3 H 2 He4 He 1H 2 1
EB / A
(MeV)
6 5 4 3 2 1
3.中等质量原 子核的比结 合能大，轻 核、重核比 结合能较小
94 38 1 1 Sr 140 Xe 20 n 235 U 0 n 54 0
1. 比结合能总 趋势随A增加 3He 而增大，但有 起伏。
2H
2. 比结合能变化不大，结 合能大致和A成正比。
0 4 8 12 16 20 24 28 30 50
量的 4 倍，相当于104 t 煤燃烧放出的能量。
(2) 依靠核聚变取得能量的例子有：太阳能(引力约束核聚变) 和氢弹(惯性约束核聚变)。
(3) 惯Biblioteka Baidu约束和磁约束聚变是受控热核反应的两种主导方式。
用于激光核聚变靶室的氘 氚混合燃料弹丸，它是微 小球体，直径约几个毫米。
图示为用于激光核聚变实验的 六路真空靶室，实验中采用大 功率( ~ 1014 W ) 钕玻璃激光器。