原子弹核裂变ppt讲解

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
4
一.核裂变
1.核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放
出核能的反应叫做核裂变．
5
2、铀核的裂变 （1）发现
1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手 斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发 生了裂变。
29
2 1
H
+
3 1
H
4 2
He
+
1 0
n
19
计算下面核聚变放出的能量:
2 1
H
+
3 1
H
4 2
He
+
1 0
n
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
Δm = mD + mT - (mα + mn )= 0.018884u
原子核
第1节 核裂变
1
核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应．
原 子 核
电子
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
3
核子平均质量
控制棒：镉棒，用于吸收中子， 控制核反应的快慢。
解决能源危机根本途径——核能。 可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。
16
17
核子平 均质量
D E
合成
F
O
Fe
原子序数
18
一、核聚变
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。
（2）裂变产物 多种多样
235 92
U
+
1 0
n
→15461Ba
+
92 36
Kr
+310
n
235 92
U
1 0
n15349Xe
3985Sr
201 n
U 235
92
+
01n
136 54
Xe
+
90 38
Sr
+
10
1 0
n
6
链式反应
（1）定义：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代 接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．
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27。
ΔE = Δmc2 = 0.01884 ×931.5MeV
= 17.59MeV
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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 2+3
是铀裂变（
201 235 + 1
=
0.852MeV）的约4倍。
7
使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫 做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
8
（2）发生链式反应的条件：
铀块的质量大于临界质量，或者铀块的 体积大于临界体积。
素的 元 种 35
200 多种同 位素
爆 炸
发生链式反应
9
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t 优质煤完全燃烧时释放的能量．
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。
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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。
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
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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 （12M）e地V。球上聚变燃料的储量丰富
原
子 Ｕ235 裂变
弹
氘、氚等热 核燃料
氘、氚 聚变
引爆装置
2 1
H
+
3 1
H
4 2
He
+
01n
23
世界第一颗氢弹——麦克
24
氢弹爆炸形成的磨姑云
25
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！
21
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
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核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药 爆炸
铀235 外壳
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足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临 界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。
任何有核反应 堆的国家都不难得 到爆炸级的裂变材 料，原子弹的基本 设计又如此简单， 从而为防止核武器 扩散带来了困难。
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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% ．
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原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
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二、核电站
解决能源危机根本途径——核能 可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
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二、核电站——慢中子反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
百度文库
燃料棒—铀棒 减速剂
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核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒
减速剂： 石墨、重水或普通水， 用于减小中子的速度