22核聚变PPT课件

Δm0.35718 0 27 kg
释放出的能量为
ΔEΔm2c20M 1eV
巨大的核能
1kg 铀235
2000t＝2×106kg煤
链式反应
反应不断自我维持 链式反应
中子
鈾-235 核分裂
逃逸
2 核裂变应用
❖为了容易发生链式反应，需要选用纯U235 ❖足够使U235发生链式反应的最小体积（临
界体积才能保证反应持续下去）
美军曾在长崎投下的代号为“胖子”的原子弹 投放在日本广岛的原子弹“小男孩”
可怕的美丽
原子弹之父奥本海默在核爆观测 站里感到十分震惊，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 我是世界的毁灭者
2 核裂变应用
应用二、核电站
❖如果要利用核裂变， ❖就必须控制其能量的释放 ❖即必须控制其核反应的速度
裂变可能会有哪些应用呢？
原子弹
利用核能发电
四、裂变的应用：原子弹 中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
链式反应
应用一、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 面上形成一个巨大的弹坑．
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．
3）意义：它反映了一个原子核稳定程度。 平均结合能越大，核越稳定。
平均结合能 F
C B
E
A
D
O
Fe
z
核子的平均结合能随质量数的变化
核子平均质量
D E
F
O
Fe
平均结合能
F
CB
C B
A Z
E
A
D
O
Fe
z
核子的平均结合能随质量数的变化
核能
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．
•聚变反应比裂变反应中平均每个核子释放的能量大 3～4倍．
在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能 释放更多的能量．
原材料的获得
2 1
H
+
3 1
H
42He
+
1 0
n
+
17.6MeV
•氘
可以从海洋中提取，以1年消耗5.6×105kg氘计算， 海洋中的氘估计可使用1011年。
•氚 是放射性核素，天然的氚不存在。
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
+
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
核裂变与核聚变
原子核的结合能
原子核的 核 结合能
E(MeV)
2 1
H
2.23
3 1
Hຫໍສະໝຸດ Baidu
8.47
3 2
He
7.72
4 2
He
28.3
核子的 比结合能 (MeV)
1.11 2.83 2.57 7.07
原子核的 核子的
核
结能 比结合能
E(MeV) (MeV)
12 6
C
92.2
16 8
O
12.75
63 29
链式反应
应用一、原子弹
美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．在 长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生 的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多．广岛市区80% 的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总 人数占全市总人口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁， 伤亡86000人，占全市37% ．
氙-139 原子核
中子
中子
铀-235 原子核
锶-95 原子核
中子
1 核裂变 重核（铀核）的裂变 0 1 n 2 9 3 2 5 U 3 9 8 5 S r 1 5 3 4 9 X e 2 0 1 n 0 1 n 2 9 3 2 5 U 1 5 4 6 1 B a 3 9 6 2 K r 3 0 1 n
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
铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎片。 弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类人工的核 反应使重核分裂成中等质量的原子定名为原子核的裂变。
1 核裂变 重核（铀核）的裂变 0 1 n 2 9 3 2 5 U 3 9 8 5 S r 1 5 3 4 9 X e 2 0 1 n
不带电荷 移近铀原子 核时不受排斥
〓
聚变
〓
裂变
1994年5月IUPAC（国际 纯粹化学与应用化学联合会） 通过一项决议，建议把第 109号元素命名为 Meitnerium，以纪念核物 理学家Lise·Meitner（莉 泽·迈特纳，1878－1968）。 三次被提名诺贝尔奖
莉泽·迈特纳 （1878－1968年）
0 1n 2 93 U 25 2 93 U 26 * XY
1 核裂变 重核（铀核）的裂变
0 1 n 2 9 3 2 5 U 3 9 8 5 S r 1 5 3 4 9 X e 2 0 1 n 0 1 n 2 9 3 2 5 U 1 5 4 6 1 B a 3 9 6 2 K r 3 0 1 n
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的 总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
H
42He
+
1 0
n
+
17.6MeV
氢-2 核
核聚变
氢-3 核
氦-4
中子
释放的能量
2 1
H
+
3 1
H
42He
+
1 0
n
+
17.6MeV
•一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（同时放出一 个中子）时，释放17.6MeV的能量，平均每个核子放 出的能量在3.5MeV，
•而裂变反应中平均每个核子释放的能量为1Mev