《重核裂變與輕核聚變》參考.PPT

1、重核裂變和輕核聚變,復習,1、完成下列的核反應方程式,2、核反應遵循的基本規(guī)律,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒,3、核反應的能量來源分析,愛因斯坦的相對論指出,物體的能量 荷質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系,4、質(zhì)量虧損：組成核的核子總質(zhì)量和 原子核的質(zhì)量之差m,5、質(zhì)能方程： Em c2 E m c2,一.利用核能的途徑,要質(zhì)量有虧損，是利用核能的先決條件,核反應前物質(zhì)的核子數(shù)和反應后的核子數(shù)有什么關(guān)系,相等,要實現(xiàn)“反應后的質(zhì)量反應前的質(zhì)量”，如果我們引進“核子平均質(zhì)量”，則核反應前核子平均質(zhì)量和反應后的核子平均質(zhì)量有什么關(guān)系,較大,科學家們經(jīng)過定量研究，發(fā)現(xiàn)組成各種元素的核子平均質(zhì)量不盡相同，而且已經(jīng)得出

2、各種元素的核子平均質(zhì)量曲線,針對這個曲線觀察一下，并總結(jié)：a、誰的平均質(zhì)量最?。縝、怎樣才能獲得質(zhì)量虧損的核反應？c、哪一類核反應的質(zhì)虧損比較“快”,a、Fe的平均質(zhì)量最??；b、重核裂變；c、輕核聚變,結(jié)論,利用核能的兩大途徑：輕核聚變和重核裂變,重核裂變,重核俘獲一個中子后分裂為幾個中等 質(zhì)量的核的反應過程. 在裂變的同時 要放出幾個中子和大量的核能,二.重核裂變,以鈾核的裂變?yōu)槔?1）一種典型的鈾核裂變,裂變產(chǎn)物不是唯一確定的，有時還會發(fā)生三分裂和四分裂。我國物理學家錢三強、何澤慧夫婦1946年在巴黎首次發(fā)現(xiàn)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相當小的,介紹,m =(mu

3、 + mn)(mBa + mKr + 3mn)= 0.35781027kg,計算“質(zhì)量虧損”,E = mC2 = 201MeV,1kg鈾完全裂變，釋放的核能為,對應常規(guī)能源：合2.51106kg（即2510噸）煤炭燃燒,2）鏈式反應,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 為鏈式反應,鏈式反應的示意圖,3)重核裂變的應用,核電站,核心設(shè)施：核反應堆 濃縮鈾制成的鈾棒,減速劑,石墨、重水或普通水，用于減 小中子的速度,控制棒：鎘，用于 吸收中子，控制 核反應的快慢,原子彈,不可控的核反應,原子彈爆炸時的蘑菇云,小男孩”（前）和“胖子,三、輕核聚變,某些輕核結(jié)合成質(zhì)

4、量較大的核的核反應過 程，同時放出大量的核能,例,1、輕核聚變的條件,核子要距 離十分近,加熱 高溫,熱核反應,幾百萬度高溫,計算表明，這個核反應釋放的能量是17.6MeV 。這個量值雖然比一個鈾核裂變產(chǎn)生的能量（201MeV）少，但平均每個核子產(chǎn)生的能量,3.52MeV卻是鈾裂變,0.852MeV）的約4倍,條件、應用,使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離十分接近，達到10-15m的距離。 為了克服巨大的庫侖力，需要使原子核有極大的動能。 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,例如：氫彈是利用核聚變原理制造的大規(guī)模殺傷性武器,為了獲取高熱，常常使用重核裂變作為“引子”。

5、所以，原子彈可以作為氫彈的“雷管,氫彈,世界第一顆氫彈麥克,麥克”爆炸成功,我國第一顆氫彈爆炸生成的蘑菇云,四、熱核反應,1.學生閱讀解決 (1)什么是熱核反應 (2)太陽的能源來自熱核反應 (3)什么是可控熱核反應 (4)氘核,氚核的來源,2、 熱核反應的優(yōu)點,1）熱核反應釋放的能量比裂變大得多,2）反應后的廢物較易處理,3）原料易得,例題 1.兩個中子和兩個質(zhì)子可以結(jié)合成一個氦核, 已知中子的質(zhì)量是1.008665u, 質(zhì)子的質(zhì)量是1.007276u, 氦核的質(zhì)量是4.0026u, 求此核反應的質(zhì)量虧損和結(jié)合能, (1u=1.6610-27千克, c=3108米秒,解：m0.029282u

6、,E mc2=931.5 0.029282= 27.3MeV,或 E mc2 0.029282 1.6610-27 (3108 )2 4.37 1012J27.3MeV,分析】算出核反應中的質(zhì)量虧損，利用愛因斯坦質(zhì)能方程即可求出反應釋放的核能,解答： （1,2）由題給條件可求得質(zhì)量虧損為,m=2.01362(3.0150+1.0087)=0.0035u,釋放的核能為,E=mc2=931.50.0035=3.26MeV,1994年 全國,2. 一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個粒子，已知鈾核的質(zhì)量為3.85313110-25 kg，釷核質(zhì)量為3.78656710-25 kg，粒子的質(zhì)量為6.6467

7、210-27 kg，在這個衰變過程中釋放出來的能量等于 J（保留兩位二位數(shù)字,8.710 -13,3. 中子質(zhì)量為1.0087u，質(zhì)子質(zhì)量為1.0073u，氘核的質(zhì)量為2.0136u，中子和質(zhì)子結(jié)合為氘核時釋放的能量為 J。 （1989年 全國,3.710 -13,2000年高考試題,解：m=0.1933u,E=931.50.1933=1.8 102 MeV,1.8 102,2002年廣東高考,5.如下一系列核反應是在恒星內(nèi)部發(fā)生的,其中p為質(zhì)子，為粒子，e+ 為正電子，為一種中微子。已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp =1.67264810 -27kg， 粒子的質(zhì)量為m=6.64492910 -27kg，正電子的質(zhì)量為me=9.1110-31kg，中