1、核裂變和核聚變核裂變和核聚變) (9536138561023592KrBanU) (102121nHH) (2228622688RnRa) (01146eC復習復習:1、完成下列的核反應方程式：、完成下列的核反應方程式：n103He32He42N1472 2、核反應遵循的基本規律：、核反應遵循的基本規律：質量數和電荷數都守恒質量數和電荷數都守恒3 3、核反應的能量來源分析：、核反應的能量來源分析： 愛因斯坦的相對論指出愛因斯坦的相對論指出, ,物體的能量物體的能量荷質量之間存在著密切的聯系荷質量之間存在著密切的聯系. .4 4、質量虧損：組成核的核子總質量和、質量虧損：組成核的核子總質量和 原

2、子核的質量之差原子核的質量之差mm5 5、質能方程：、質能方程： E Em m c c2 2 E E mm c c2 2一一. .利用核能的途徑利用核能的途徑要質量有虧損，是利用核能的先決條件。要質量有虧損，是利用核能的先決條件。 核反應前物質的核子數和反應后的核子數核反應前物質的核子數和反應后的核子數有什么關系？有什么關系？ 相等相等 要實現要實現“反應后的質量反應前的質量反應后的質量反應前的質量”，如果我們引進如果我們引進“核子平均質量核子平均質量”，則核反應前，則核反應前核子平均質量和反應后的核子平均質量有什么核子平均質量和反應后的核子平均質量有什么關系？關系？ 較大較大 重核裂變重核裂

3、變重核俘獲一個中子后分裂為幾個中等重核俘獲一個中子后分裂為幾個中等質量的核的反應過程質量的核的反應過程. . 在裂變的同時在裂變的同時要放出幾個中子和大量的核能。要放出幾個中子和大量的核能。二二. .重核裂變重核裂變-以鈾核的裂變為例以鈾核的裂變為例MeVKrBanU6 .200_ _ _ _ _+ + + +9 92 23 36 61 14 41 15 56 61 10 02 23 35 59 92 2（1 1）一種典型的鈾核裂變）一種典型的鈾核裂變n103 裂變產物不是唯一確定的，有時還會發生裂變產物不是唯一確定的，有時還會發生三分裂和四分裂。我國物理學家錢三強、何澤三分裂和四分裂。我國物

4、理學家錢三強、何澤慧夫婦慧夫婦19461946年在巴黎首次發現了鈾的三分裂和年在巴黎首次發現了鈾的三分裂和四分裂。但是，鈾的的三分裂和四分裂概率是四分裂。但是，鈾的的三分裂和四分裂概率是相當小的相當小的. . 請計算鈾裂變時釋放的能量請計算鈾裂變時釋放的能量kgmu27103139.390kgmn27106749. 1kgmBa27100016.234kgmkr27106047.152n10Ba14156Kr9236求：（求：（1）該核反應釋放的能量）該核反應釋放的能量 （2）平均每個核子釋放的能量）平均每個核子釋放的能量1kg1kg鈾全部裂變，它放出的能量超過鈾全部裂變，它放出的能量超過20

5、002000t t優質煤完全燃燒時釋放的能量優質煤完全燃燒時釋放的能量（2 2）鏈式反應：）鏈式反應： 鈾核裂變時放出幾個中子，再引起其鈾核裂變時放出幾個中子，再引起其他鈾核裂變而使裂變反應不斷進行下去稱他鈾核裂變而使裂變反應不斷進行下去稱為鏈式反應。為鏈式反應。發生鏈式反應的條件：發生鏈式反應的條件：鈾塊的質量大于臨界質量，或者鈾塊的體積大鈾塊的質量大于臨界質量，或者鈾塊的體積大于臨界體積。于臨界體積。(3)(3)重核裂變的應用重核裂變的應用核電站核電站核心設施：核反應堆核心設施：核反應堆 濃縮鈾制成的鈾棒濃縮鈾制成的鈾棒減速劑：減速劑：石墨、重水或普通水，用于減石墨、重水或普通水，用于減小

6、中子的速度小中子的速度控制棒：鎘，用于控制棒：鎘，用于 吸收中子，控制吸收中子，控制核反應的快慢。核反應的快慢。原子彈：原子彈： 不可控的核反應不可控的核反應原子彈爆炸時的蘑菇云原子彈爆炸時的蘑菇云“小男孩小男孩”（前）和（前）和“胖子胖子”三、輕核聚變三、輕核聚變 某些輕核結合成質量較大的核的核反應過某些輕核結合成質量較大的核的核反應過程，同時放出大量的核能。程，同時放出大量的核能。 MeVnHeHH6 .1710422131例：例：1 1、輕核聚變的條件：、輕核聚變的條件：核子要距核子要距離十分近離十分近加熱加熱高溫高溫熱核反應熱核反應幾百萬幾百萬度高溫度高溫17.623201235 1計

7、算表明，這個核反應釋放的能量是計算表明，這個核反應釋放的能量是17.6MeV 17.6MeV 。這個量值雖然比一個鈾核裂變產生的能量這個量值雖然比一個鈾核裂變產生的能量（201MeV201MeV）少，但平均每個核子產生的能量）少，但平均每個核子產生的能量= 3.52MeV= 3.52MeV卻是鈾裂變（卻是鈾裂變（= 0.852MeV= 0.852MeV）的約）的約4 4倍。倍。條件、應用條件、應用使輕核發生聚變，必須使它們的距離十分使輕核發生聚變，必須使它們的距離十分接近，達到接近，達到1010-15-15mm的距離。的距離。為了克服巨大的庫侖力，需要使原子核有為了克服巨大的庫侖力，需要使原子

8、核有極大的動能。極大的動能。一般的辦法是把它們加熱到很高的溫度。一般的辦法是把它們加熱到很高的溫度。通常需要幾百萬度以上的高溫。通常需要幾百萬度以上的高溫。例如：氫彈是利用核聚變原理制造的大規模殺傷例如：氫彈是利用核聚變原理制造的大規模殺傷性武器性武器為了獲取高熱，常常使用重核裂變作為為了獲取高熱，常常使用重核裂變作為“引引子子”。所以，原子彈可以作為氫彈的。所以，原子彈可以作為氫彈的“雷管雷管”。氫彈氫彈世界第一顆氫彈世界第一顆氫彈麥克麥克“麥克麥克”爆炸爆炸成功成功我國第一顆氫彈爆炸生成的蘑菇云我國第一顆氫彈爆炸生成的蘑菇云四、熱核反應四、熱核反應1.1.學生閱讀解決學生閱讀解決(1)(1

9、)什么是熱核反應什么是熱核反應(2)(2)太陽的能源來自熱核反應太陽的能源來自熱核反應(3)(3)什么是可控熱核反應什么是可控熱核反應(4)(4)氘核氘核, ,氚核的來源氚核的來源2 2、 熱核反應的優點：熱核反應的優點：（1 1）熱核反應釋放的能量比裂變大得多。）熱核反應釋放的能量比裂變大得多。（2 2）反應后的廢物較易處理。）反應后的廢物較易處理。（3 3）原料易得。）原料易得。例例1 1、已知氘核質量為、已知氘核質量為2.0136u2.0136u，中子質量為，中子質量為1.0087u 1.0087u 核的質量為核的質量為3.0150u3.0150u。求：。求：（1 1）寫出兩個氘核聚變成）寫出兩個氘核聚變成 的核反應方程式的核反應方程式（2 2）計算上述核反應中釋放的核能。）計算上述核反應中釋放的核能。23 He23 He【分析分析】算出核反應中的質量虧損，利用愛因斯坦質能方算出核反應中的質量虧損，利用愛因斯坦質能方程即可求出反