第2.3節(jié)-重核裂變

第2節(jié)、核裂變第3節(jié)、核聚變學(xué)習(xí)目標：1、什么叫做核裂變？2、什么叫做鏈式反應(yīng)、什么叫做臨界體積?3、核反應(yīng)堆中的慢化劑、鎘棒有什么作用?4、什么叫做核聚變？發(fā)生核聚變需要什么條件？如何實現(xiàn)此條件？2、聚變與裂變相比有什么優(yōu)點3、如何實現(xiàn)可控的核聚變核反應(yīng)電子原子核

在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)．

物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做裂變．把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反映叫做聚變．一、重核的裂變〓聚變〓裂變1939年12月，德國物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反映是裂變?yōu)殇^和氪，同時放出三個中子，其核反應(yīng)方程是：鈾核的裂變+→++裂變中釋放出巨大的能量，在上述裂變中，裂變后的總質(zhì)量小于裂變前的總質(zhì)量，質(zhì)量虧損：釋放出的能量為用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生了裂變，釋放出的中子又引起了其他鈾核的裂變，也就是鏈式反應(yīng)．鏈式反應(yīng)點擊觀看動畫由裂變重核裂變產(chǎn)生的中子使反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈式反應(yīng)．鏈式反應(yīng)使裂變物資能夠發(fā)生鏈式反應(yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。裂變的鏈式反應(yīng)條件：1、要有足夠的濃縮鈾2352、要有足夠多的慢中子3、鈾塊體積大于臨界體積原子彈

“小玩意兒”钚裝藥重6.1千克，TNT當(dāng)量2.2萬噸，．試驗中產(chǎn)生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個大氣壓，致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個巨大的彈坑

在半徑為400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為1600米的范圍內(nèi)，所有的動物全部死亡．

“原子彈之父”奧本海默在核爆觀測站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩：“漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個太陽，才能與其爭輝．我是死神，我是世界的毀滅者．”原子彈美國原子彈突襲廣島和長崎造成了巨大的毀傷．在長崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團，爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天，高達12英里多．廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼，64000人喪生，72000人受傷，傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%．長崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡86000人，占全市37%．原子彈核防護（１）核爆炸瞬時效應(yīng)防護。對核襲擊的防護大致可分為兩大類。利用工事進行掩蔽在開闊地面上的人員，當(dāng)發(fā)現(xiàn)核爆閃光時，立即背向爆心臥倒，可減輕傷害。（２）放射性沾染防護。避開在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動人員通過沾染區(qū)時盡量乘坐車輛，在沾染區(qū)作業(yè)時要盡量縮短時間及時穿戴個人防護器材，防止人體受沾染進入沾染區(qū)執(zhí)行任務(wù)的人員，可服用抗輻射藥，以減少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留水泥防護層控制棒——鎘棒燃料棒—鈾棒減速劑鏈式反應(yīng)的應(yīng)用——

核電站慢中子反應(yīng)堆二、核電站1、核燃料：濃縮鈾235制成的鈾棒2、中子慢化劑：石墨、重水或普通水3、控制棒：吸附中子強的隔棒，通過調(diào)節(jié)插入深度，控制中子數(shù)量。以控制反應(yīng)速度。4、保護層：很厚的水泥層，防止輻射5、熱交換器：靠水或液態(tài)金屬鈉循環(huán)把熱量傳輸出去。優(yōu)點：消耗燃料少，對環(huán)境污染比火電站小。結(jié)構(gòu)介紹：所有核電站都是利用裂變某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個較大的原子核，這種核反應(yīng)叫做聚變。輕核的聚變:一、輕核的聚變（熱核反應(yīng)）〓聚變發(fā)生聚變的條件:使原子核間的距離達到10-15m實現(xiàn)的方法有:1、用加速器加速原子核；２、把原子核加熱到很高的溫度；108～109K不經(jīng)濟聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)〓聚變一、核聚變根據(jù)所給數(shù)據(jù),計算下面核反應(yīng)放出的能量:氘核的質(zhì)量：mD＝2.014102u氚核的質(zhì)量：mT＝3.016050u氦核的質(zhì)量：mα＝4.002603u中子的質(zhì)量：mn=1.008665u核聚變的利用——氫彈彈體引爆裝置小型原子彈普通炸藥Ｕ235氘、氚爆炸裂變聚變氘、氚、重氫化鉀等鈾235外殼普通炸藥氫彈爆炸形成的磨姑云熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比較，具有許多優(yōu)越性。二、可控?zé)岷朔磻?yīng)——核聚變的利用可控?zé)岷朔磻?yīng)將為人類提供巨大的能源,和平利用聚變產(chǎn)生的核量是非常吸引人的重大課題，我國的可控核聚變裝置“中國環(huán)流器1號”已取得不少研究成果.1、效率高2、聚變?nèi)剂蟽α控S富3、更安全、清潔。現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng)。問題有：１、熱核反應(yīng)的的點火溫度很高；２、如何約束聚變所需的燃料；磁場約束問題有：１、熱核反應(yīng)的的點火