《重核裂變與輕核聚變》參考課件

1、重核裂變和輕核聚變,復(fù)習(xí):,1、完成下列的核反應(yīng)方程式：,2、核反應(yīng)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(yīng)的能量來(lái)源分析：,愛(ài)因斯坦的相對(duì)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(yīng)前物質(zhì)的核子數(shù)和反應(yīng)后的核子數(shù)有什么關(guān)系？,相等,要實(shí)現(xiàn)“反應(yīng)后的質(zhì)量反應(yīng)前的質(zhì)量”，如果我們引進(jìn)“核子平均質(zhì)量”，則核反應(yīng)前核子平均質(zhì)量和反應(yīng)后的核子平均質(zhì)量有什么關(guān)系？,較大,科學(xué)家們經(jīng)過(guò)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

2、同，而且已經(jīng)得出各種元素的核子平均質(zhì)量曲線,針對(duì)這個(gè)曲線觀察一下，并總結(jié)：a、誰(shuí)的平均質(zhì)量最??？b、怎樣才能獲得質(zhì)量虧損的核反應(yīng)？c、哪一類核反應(yīng)的質(zhì)虧損比較“快”？,a、fe的平均質(zhì)量最小；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(gè)中子后分裂為幾個(gè)中等 質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程. 在裂變的同時(shí) 要放出幾個(gè)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(shí)還會(huì)發(fā)生三分裂和四分裂。我國(guó)物理學(xué)家錢三強(qiáng)、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

3、相當(dāng)小的.,介紹,m =(mu + mn)(mba + mkr + 3mn)= 0.35781027kg,計(jì)算“質(zhì)量虧損” ：,e = mc2 = 201mev,1kg鈾完全裂變，釋放的核能為：,對(duì)應(yīng)常規(guī)能源：合2.51106kg（即2510噸）煤炭燃燒,（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：,鈾核裂變時(shí)放出幾個(gè)中子，再引起其 他鈾核裂變而使裂變反應(yīng)不斷進(jìn)行下去稱 為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖：,(3)重核裂變的應(yīng)用,核電站,核心設(shè)施：核反應(yīng)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(yīng)的快慢。,原子彈：,不可控的核反應(yīng),原子彈爆炸時(shí)的蘑菇云,“

4、小男孩”（前）和“胖子”,三、輕核聚變,某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的核反應(yīng)過(guò) 程，同時(shí)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(yīng),幾百萬(wàn)度高溫,計(jì)算表明，這個(gè)核反應(yīng)釋放的能量是17.6mev 。這個(gè)量值雖然比一個(gè)鈾核裂變產(chǎn)生的能量（201mev）少，但平均每個(gè)核子產(chǎn)生的能量,= 3.52mev卻是鈾裂變（,= 0.852mev）的約4倍。,條件、應(yīng)用,使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離十分接近，達(dá)到10-15m的距離。 為了克服巨大的庫(kù)侖力，需要使原子核有極大的動(dòng)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(wàn)度以上的高溫。,例如：氫彈是利用核

5、聚變?cè)碇圃斓拇笠?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”。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(guó)第一顆氫彈爆炸生成的蘑菇云,四、熱核反應(yīng),1.學(xué)生閱讀解決 (1)什么是熱核反應(yīng) (2)太陽(yáng)的能源來(lái)自熱核反應(yīng) (3)什么是可控?zé)岷朔磻?yīng) (4)氘核,氚核的來(lái)源,2、 熱核反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)：,（1）熱核反應(yīng)釋放的能量比裂變大得多。,（2）反應(yīng)后的廢物較易處理。,（3）原料易得。,例題 1.兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子可以結(jié)合成一個(gè)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(yīng)的

6、質(zhì)量虧損和結(jié)合能, (1u=1.6610-27千克, c=3108米秒),解：m0.029282u,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(yīng)中的質(zhì)量虧損，利用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程即可求出反應(yīng)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(guó),2. 一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)釋放出一個(gè)粒子，已知鈾核的

7、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6.6467210-27 kg，在這個(gè)衰變過(guò)程中釋放出來(lái)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(shí)釋放的能量為 j。 （1989年 全國(guó)）,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(yīng)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