重核裂变与轻核聚变ppt课件

.6MeV
裂变产物不是唯一确定的，有时还会发生 三分裂和四分裂。我国物理学家钱三强、何泽 慧夫妇1946年在巴黎首次发现了铀的三分裂和 四分裂。但是，铀的的三分裂和四分裂概率是 相当小的.
介绍

m u
390.3139 1027 kg
mmBKar
234.0016 1027 kg 152.6047 1027 kg
重核裂变和轻核聚变
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
U 235
92
10
n
138 56
Ba

95 36
Kr
(
310 n
)
2 1
H
12
H
10
n(
3 2
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
14 6
C
01
e

(
14 7
N
)
2、核反应遵循的基本规律： 质量数和电荷数都守恒
3、核反应的能量来源分析： 爱因斯坦的相对论指出,物体的能量
荷质量之间存在着密切的联系. 4、质量亏损：组成核的核子总质量和
原子核的质量之差Δm
5、质能方程： E＝m c2 ΔE＝ Δm c2
一.利用核能的途径
要质量有亏损，是利用核能的先决条件。 核反应前物质的核子数和反应后的核子数 有什么关系？ 相等
结论：
利用核能的两大途径：轻核聚变和重核裂变
重核裂变
重核俘获一个中子后分裂为几个中等 质量的核的反应过程. 在裂变的同时 要放出几个中子和大量的核能。
二.重核裂变 -----以铀核的裂变为例
（1）一种典型的铀核裂变
U 2 3 5
92
+
01n→15461Ba+3962Kr
+
_3_01_n
_
200
【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
（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
➢为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有 极大的动能。
➢一般的办法是把它们加热到很高的温度。 通常需要几百万度以上的高温。
例如：氢弹是利用核聚变原理制造的大规模杀伤 性武器
为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引 子”。所以，原子弹可以作为氢弹的“雷管”。
氢弹
世界第一颗氢弹——麦克 我国第一颗氢弹爆炸生成的蘑菇云
1994年 全国
2. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，
已知铀核的质量为3.853131×10-25 kg，钍核质
量为3.786567×10-25 kg，α粒子的质量为
6.64672×10-27 kg，在这个衰变过程中释放出 来的能量等于 8.7×10 -13 J（保留两位二位数字
） 3. 中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u ，氘核的质量为2.0136u，中子和质子结合为 氘核时释放的能量为 3.7×10 -13 J。 （1989年 全国）
控制棒：镉，用于 吸收中子，控制
核反应的快慢。
原子弹：不可控的核反应来自原子弹爆炸时的蘑菇云 “小男孩”（前）和“胖子”
三、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

4 2
He 10 n 17.6MeV
1、轻核聚变的条件：
几百万 度高温
核子要距 离十分近
加热 高温
热核反应
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却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
条件、应用
➢使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分 接近，达到10-15m的距离。
“麦克”爆炸 成功
四、热核反应
1.学生阅读解决—— (1)什么是热核反应 (2)太阳的能源来自热核反应 (3)什么是可控热核反应 (4)氘核,氚核的来源
2、 热核反应的优点： （1）热核反应释放的能量比裂变大得多。 （2）反应后的废物较易处理。 （3）原料易得。
例题 1.两个中子和两个质子可以结合成一个氦
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2
＝ 4.37 ×10－12J＝27.3MeV
例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u
3 He 核的质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成
3 He
2
的核反应方程式
（2）计算上述核反应中释放的核能。
mn 1.6749 1027 kg
计算“质量亏损” ：
Δm =(mu + mn)－(mBa + mKr + 3mn)= 0.3578×10－27kg
ΔE = ΔmC2 = 201MeV
1kg铀完全裂变，释放的核能为：
E '

m M
N AE
1000 6.021023 2.01108 235
5.151032 eV 8.241013 J
对应常规能源：合2.51×106kg（即2510 吨）煤炭燃烧
（2）链式反应： 铀核裂变时放出几个中子，再引起其
他铀核裂变而使裂变反应不断进行下去称 为链式反应。
链式反应的示意图：
(3)重核裂变的应用
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 核电站 减速剂：石 小墨 中、 子重 的水 速或 度普通水，用于减
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=3×108米／秒)
解：△m＝0.029282u △E＝ △mc2=931.5 × 0.029282= 27.3MeV
要实现“反应后的质量＜反应前的质量”， 如果我们引进“核子平均质量”，则核反应前 核子平均质量和反应后的核子平均质量有什么 关系？ 较大
科学家们经过定量研究，发现组成各种元素 的核子平均质量不尽相同，而且已经得出各种 元素的核子平均质量曲线
针对这个曲线观察一下，并总结：a、谁的平均 质量最小？b、怎样才能获得质量亏损的核反应？ c、哪一类核反应的质亏损比较“快”？ a、Fe的平均质量最小；b、重核裂变；c、 轻核聚变。