《核聚变》课件1
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核裂变与核聚变 课件-高二物理人教版(2019)选择性必修第三册
第五章原子核
第4节核裂变与核聚变
学习目标
1.知道重核的裂变和链式反应 2.会计算核裂变释放的能量 3.了解原子弹的原理 4.知道聚变反应的特点 5.了解聚变反应的条件
新知探究
知识点 1 核裂变
1．定义：核物理中，把重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多 的新原子核，并放出核能的过程，叫核裂变。
新知探究
故选D。
答案：D
新知探究
知识点 2 反应堆与核电站
(2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制 棒．控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些， 吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度， 就能控制核反应的剧烈程度．
新知探究
知识点 2 反应堆与核电站
(3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态 钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动 蒸汽机，使发电机发电． 发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护 层可以防止射线辐射到外面．
知识点 1 核裂变
2．铀核的典型裂变方程 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其 中一种典型的反应是
新知探究
知识点 1 核裂变
3．链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他 重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反 应．
新知探究
知识点 1 核裂变
Kr
3
1 0
n
是核裂变反应，该反应吸收能量
C．由于裂变比聚变产能效率高，目前的核电站是利用的裂变，
用减速剂把快中子变为热中子，用镉棒控制反应速度
D．核聚变温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温
第4节核裂变与核聚变
学习目标
1.知道重核的裂变和链式反应 2.会计算核裂变释放的能量 3.了解原子弹的原理 4.知道聚变反应的特点 5.了解聚变反应的条件
新知探究
知识点 1 核裂变
1．定义：核物理中，把重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多 的新原子核，并放出核能的过程，叫核裂变。
新知探究
故选D。
答案：D
新知探究
知识点 2 反应堆与核电站
(2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制 棒．控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些， 吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度， 就能控制核反应的剧烈程度．
新知探究
知识点 2 反应堆与核电站
(3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态 钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动 蒸汽机，使发电机发电． 发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护 层可以防止射线辐射到外面．
知识点 1 核裂变
2．铀核的典型裂变方程 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其 中一种典型的反应是
新知探究
知识点 1 核裂变
3．链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他 重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反 应．
新知探究
知识点 1 核裂变
Kr
3
1 0
n
是核裂变反应，该反应吸收能量
C．由于裂变比聚变产能效率高，目前的核电站是利用的裂变，
用减速剂把快中子变为热中子，用镉棒控制反应速度
D．核聚变温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温
[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理
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(19~21点)、人定(21~23点)。
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性
1）轻核聚变产能效率高
2）地球上聚变燃料的储量丰富
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性
1）轻核聚变产能效率高
2）地球上聚变燃料的储量丰富
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
核聚变 课件
它的几倍？
二、核聚变发生的条件
问题2.产生核聚变反应需要哪些条件？（施青辰）
三、氢弹的原理和主要结构
中国第一颗氢弹
原子弹 → 氢弹
美国约7年 前苏联约4年 我国2年零8个月
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
四、可控核聚变的优势
第一、轻核聚变产能效率高 。 第二、地球上聚变燃料的储量丰富。 第三、轻核聚变更为安全、清洁。
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
一、核聚变特点：
已知：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n
氘核的质量：mD 2.014102u
氚核的质量：mT 3.016050u
氦核的质量：m 4.002603u 中子的质量：mn 1.008665u
1u 931.5Mev 1u 1.66*1027 kg
求（1）该核反应放出多少能量
（2）平均每个核子放出多少能量 （3）铀裂变中平均每个核子释放能量约为0.85Mev，该反应是
磁约束:
B
Br
Z
FZ
v11
v2
环流器（托卡马克）
环流器结构图
英国的欧洲联合环流器
惯性约束:
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
二、核聚变发生的条件
问题2.产生核聚变反应需要哪些条件？（施青辰）
三、氢弹的原理和主要结构
中国第一颗氢弹
原子弹 → 氢弹
美国约7年 前苏联约4年 我国2年零8个月
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
四、可控核聚变的优势
第一、轻核聚变产能效率高 。 第二、地球上聚变燃料的储量丰富。 第三、轻核聚变更为安全、清洁。
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
一、核聚变特点：
已知：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n
氘核的质量：mD 2.014102u
氚核的质量：mT 3.016050u
氦核的质量：m 4.002603u 中子的质量：mn 1.008665u
1u 931.5Mev 1u 1.66*1027 kg
求（1）该核反应放出多少能量
（2）平均每个核子放出多少能量 （3）铀裂变中平均每个核子释放能量约为0.85Mev，该反应是
磁约束:
B
Br
Z
FZ
v11
v2
环流器（托卡马克）
环流器结构图
英国的欧洲联合环流器
惯性约束:
四、可控核聚变
小组讨论： 1.聚变与裂变相比有哪些优点 2.实现受控热核反应的困难和解决方案是什么? 3.说一说磁约束中粒子运动轨迹，实际应用和惯性约束的原 理。 4.中国在可控核聚变上有哪些突破？ 5.议一议研究受控热核反应的必要性。
核聚变ppt课件
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。
1 2H+1 3H 2 4H e+0 1n
计算下面核聚变放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
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
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
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1MeV。
例题1、两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的 质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求 此核反应的质量亏损和结合能。 (1u=1.66×10-27千克， c=3×108m／s)
解：△m＝0.029282u
△E＝△mc2=0.029282×931MeV= 27.3MeV
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。
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。Fra bibliotek19. 7 核聚变
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。
1 2H+1 3H 2 4H e+0 1n
计算下面核聚变放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
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
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
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1MeV。
例题1、两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的 质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求 此核反应的质量亏损和结合能。 (1u=1.66×10-27千克， c=3×108m／s)
解：△m＝0.029282u
△E＝△mc2=0.029282×931MeV= 27.3MeV
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。
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。Fra bibliotek19. 7 核聚变
《核聚变》【公开课教学PPT课件】高中物理
活动1：小小科学家 磁约束——环流器（托卡马克）
活动1：小小科学家 磁约束——仿星器
活动1：小小科学家
惯性约束---激光点火
神 光 Ⅲ 号
二、受控热核反应
2、可控核聚变的实现方法
• 磁约束
将燃料锁定在一定空间
• 惯性约束
产生高温
二、受控热核反应
三、核聚变能源的利用
• 核聚变能源被誉为人类的终极能源 • 具有产能高、原料丰富、废料清洁等优点
3、实现方法 • 把原子核加热到足够大的温度
几百万开尔文高温
二、受控热核反应
1、实现核聚变的难点
• 地球上没有容器能承受如此高的温度 • 几百万开尔文的高温如何实现？ 通过查找资料，你是否了解到国际上主流的做法？
活动1：小小科学家 课前自主学习，课堂展示风采
• 介绍一种实现可控核聚变的方法及其原理？
2007年10月，中国、欧盟、印度、日本、韩国、 俄罗斯和美国等七个国家和地区合作开展“国际核聚变 实验（ITER）”计划。
活动2：科学辩论会 辩题：开发核聚变能源的利弊
正方：利大于弊
反方：弊大于利
一辩：陆睿韬 二辩：刘 旭 三辩：邢牧凡 四辩：胡予萱
VS 一辩：李敏慧 二辩：陆子骏 三辩：刘静怡 四辩：彭 皓
主要成分：氢
核
+
聚
高温1.5 x 107K
变
高压2000亿帕斯卡
科学家估计：
太阳核聚变能维持90~100亿年
核聚变的利用——氢弹
外壳
弹
氘、氚等热 核燃料
引爆装置
三种组合：
普通炸药 爆炸
Ｕ235
裂变
氘、氚 聚变
2 1
H
高中物理-第三章 原子核 第5、6节 核裂变 核聚变课件 教科版选修3-5
)
A．m
B．(m1+m2)
C．(m3-m2-m1) D．(m1+m2-m3)
• 问题3：核聚变有何条件？
原子核带正电，之间存在库仑斥力， 故需要足够高的温度（足够的动能）使两 原子核达到核力的作用范围，然后通过核 力作用发生聚变，此后就不需要外界再提 供能量，靠自身的能量就可以使反应继续
问题4：核聚变为何又称“热核反应”？ 问题5：核聚变与核裂变相比有那些优点 （1）相同质量的燃烧核聚变能释放更多的能
量 （2）核聚变没有象核裂变产生放射性废料 （3）核聚变的燃烧氘在地球上非常丰富
学习活动五：已知氘核质量为2.0136u，中 子质量为1.0087u，32He核的质量为 3.0150u.（1）写出两个氘核结合成 的 核反应方程。（2）计算上述核反应中释放 的核能.(已知1u相当于931.5MeV能量)
判天地之美，析万物之理
核裂变 核聚变
一、核裂变
●核裂变：重核分裂成几个中等质量原子 核并释放出核能的反应，称为核裂变。 ★铀核的裂变：用中子轰击铀核，铀核发 生裂变，分裂成两个中等质量的原子核， 从而释放出巨大能量。核裂变的方程:F:\精 品教案\5、 核裂变\资源库\3501.swf
• 问题1：写重核裂变方程应注意什么？ • （1）满足“质量数、核电荷数”守恒； • （2）只能用“ ”，不能用“=”； • （3）两边的中子不能约去
解：（1）
（2）E=3.26Mev
【课堂反馈】
1.
U 235
92
吸收一个慢中子后,分裂成
139 54
Xe
和94 38
Sr
,同
时还放出(
)
A．1个α粒子 B．1个氘核
C．2个中子 D．3个中子
2019高中物理第三章第6节核聚变课件教科选修3_5
第6节
核聚变
一、热核反应 1．核聚变 _轻__原__子__核__聚合成较重原子核的反应。 2．核聚变较裂变的优越性 (1)相同质量的燃料下，放出的能量 更多 。 (2)不产生 放射性 废料。 (3)燃料储量非常丰富。
3．热核反应 因为核聚变要在高达 108 K 的温度下才能发生，故核聚变 反应也称热核反应。 4．热核反应的应用 目前主要用在核武器上，如 氢弹 。 二、可控核聚变反应 1．托卡马克 是一种环形 磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。 2．超导托卡马克 把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的 线圈 上。
重核裂变与轻核聚变的对比
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
把重核分裂成两个或 多个中等质量的核，并 释放出核能
两个轻核结合成质量较大 的核，并释放出核能
放能多少
聚变反应平均每个核子释放的核能比裂变反应要 大得多
核废料的 处理难度
比较困难
比较容易
原料的蕴藏量 储量较少，特别是29325U 主要原料氘储量非常丰富
3．聚变比裂变反应放出更多能量的原因
(1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的 2～3 倍。如
一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量 17.6 MeV，平
均每个核子放出能量约 3.5 MeV；而铀 235 裂变时，平均每个
核子放出能量为 1 MeV。
(2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变
变反应中释放的核能约为
()
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
[解析] 氘核聚变反应的质量亏损为 Δm＝2×2.013 6 u－ (3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝ 0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项 B 正确。
核聚变
一、热核反应 1．核聚变 _轻__原__子__核__聚合成较重原子核的反应。 2．核聚变较裂变的优越性 (1)相同质量的燃料下，放出的能量 更多 。 (2)不产生 放射性 废料。 (3)燃料储量非常丰富。
3．热核反应 因为核聚变要在高达 108 K 的温度下才能发生，故核聚变 反应也称热核反应。 4．热核反应的应用 目前主要用在核武器上，如 氢弹 。 二、可控核聚变反应 1．托卡马克 是一种环形 磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。 2．超导托卡马克 把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的 线圈 上。
重核裂变与轻核聚变的对比
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
把重核分裂成两个或 多个中等质量的核，并 释放出核能
两个轻核结合成质量较大 的核，并释放出核能
放能多少
聚变反应平均每个核子释放的核能比裂变反应要 大得多
核废料的 处理难度
比较困难
比较容易
原料的蕴藏量 储量较少，特别是29325U 主要原料氘储量非常丰富
3．聚变比裂变反应放出更多能量的原因
(1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的 2～3 倍。如
一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量 17.6 MeV，平
均每个核子放出能量约 3.5 MeV；而铀 235 裂变时，平均每个
核子放出能量为 1 MeV。
(2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变
变反应中释放的核能约为
()
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
[解析] 氘核聚变反应的质量亏损为 Δm＝2×2.013 6 u－ (3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝ 0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项 B 正确。
核裂变与核聚变课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
▪ 2. 1 g 铀 235 全部裂变后所释放的能量是多少?(每个铀 235 核裂变可释放 200 MeV 能量,铀235 的摩尔质量是 235 g/mol)
▪ 3. 简述核聚变发生的条件。
▪ 4. 有人认为,原子核内核子距离很近,因此万有引力非常大,所以原子核非常 稳定。请简要评价这一观点。
5.4 核裂变与核聚变
1. 核裂变的发现
核裂变的发现
▪ 核裂变是在1938年被时任德国柏林威廉皇家化学研究所主任的德国化学家 奥托-哈恩与合作者弗里茨-斯特拉斯曼最先确认的。
▪ 在此之前，由于意识到中子不带电荷而较容易越过核势垒与核发生作用， 有些物理学家开始了中子轰击原子核的实验研究。
▪ 意大利物理学家恩 里科・费米在1934年曾发表过用中子轰击铀核并得到一 种半衰期为13 min的放射性产物。
也可以用天然铀。 ▪ 中子减速剂主要是轻水或重水、固态石墨或液态金属，其中重水同时起冷却的作用。 ▪ 链式反应速度（及中子增值速度）的控制是依靠控制棒实现的，控制棒用硼或镉制成，它们
对快中子有很大的吸收截面，通过插入或拔出控制棒来改变反应堆中中子的增值速度。 ▪ 为防止中子的外泄，将堆芯用中子反射层包围起来，中子反射层多用石墨制成。反应中产生
作用的库仑斥力，使原子核之间的距离达到核力能发生作用的范围。要使 大量的轻核具有足够大的动能，意味着需要将它们加热到很高的温度，因 此这类聚变反应又称为热核反应。 ▪ 典型的核聚变：
▪ 氢弹就是利用核聚变的原理制造的。
▪ 两弹元勋，指为氢弹和原子弹的研究做出突出 贡献的人。主要人物有邓稼先、钱三强、赵九 章、钱学森、孙家栋等人。
▪ 1938年，法国的约里奥•居里用中子轰击铀，得到了一种半衰期为3.5 h的 放射性产物。
▪ 3. 简述核聚变发生的条件。
▪ 4. 有人认为,原子核内核子距离很近,因此万有引力非常大,所以原子核非常 稳定。请简要评价这一观点。
5.4 核裂变与核聚变
1. 核裂变的发现
核裂变的发现
▪ 核裂变是在1938年被时任德国柏林威廉皇家化学研究所主任的德国化学家 奥托-哈恩与合作者弗里茨-斯特拉斯曼最先确认的。
▪ 在此之前，由于意识到中子不带电荷而较容易越过核势垒与核发生作用， 有些物理学家开始了中子轰击原子核的实验研究。
▪ 意大利物理学家恩 里科・费米在1934年曾发表过用中子轰击铀核并得到一 种半衰期为13 min的放射性产物。
也可以用天然铀。 ▪ 中子减速剂主要是轻水或重水、固态石墨或液态金属，其中重水同时起冷却的作用。 ▪ 链式反应速度（及中子增值速度）的控制是依靠控制棒实现的，控制棒用硼或镉制成，它们
对快中子有很大的吸收截面，通过插入或拔出控制棒来改变反应堆中中子的增值速度。 ▪ 为防止中子的外泄，将堆芯用中子反射层包围起来，中子反射层多用石墨制成。反应中产生
作用的库仑斥力，使原子核之间的距离达到核力能发生作用的范围。要使 大量的轻核具有足够大的动能，意味着需要将它们加热到很高的温度，因 此这类聚变反应又称为热核反应。 ▪ 典型的核聚变：
▪ 氢弹就是利用核聚变的原理制造的。
▪ 两弹元勋，指为氢弹和原子弹的研究做出突出 贡献的人。主要人物有邓稼先、钱三强、赵九 章、钱学森、孙家栋等人。
▪ 1938年，法国的约里奥•居里用中子轰击铀，得到了一种半衰期为3.5 h的 放射性产物。
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核裂变燃料铀在地球上储量 有限，尤其用于核裂变的 235U在铀矿石中只占0.7%
主要原料是氚，氚在地球上的储量 非常丰富。1L海水中大约有0.03g 氚，如果用来进行热核反应放出的 能量约与燃烧300L汽油相当
速度比较容易进行人工控 制，现在的核电站都是用裂 变反应释放核能
目前，除氢弹以外，人们还不能控 制它
(昌乐二中 2013～2014 学年高二下学期检测)能源是社 会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列 释放核能的反应方程，表述正确的有( )
A.31H＋21H→42He＋10n 是核聚变反应 B.31H＋21H→42He＋10n 是 β 衰变 C.29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 是核裂变反应 D.29825U＋10n→15440Xe＋9348Sr＋210n 是 α 衰变
• 3．轻核聚变与重核裂变的区别
反应方式 比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个或多个中等 质量的原子核放出核能
两个轻核结合成质量较大的原子 核放出核能
放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3～4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏 量
可控性
解析：(1)根据聚变反应满足质量数、电荷数守恒得核反 应方程为 2－01e＋411H―→42He
(2)反应中的质量亏损 Δm＝2me＋4mp－mα＝(2×9.0×10－31＋4×1.67×10－27 －6.6458×10－27)kg＝3.6×10－29kg 由爱因斯坦质能方程可知核反应释放的能量 ΔE＝Δmc2 ＝3.6×10－29×(3.0×108)2J＝3.24×10－12J
第十九章 第七节 核聚变
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理
4 重点难点突破 5 考点题型设计 6 课后强化作业
学习目标定位
※
知道聚变反应的特点
※
能写出聚变方程并计算聚变能量
※
了解可控热核反应
课堂情景切入
• 万物生长靠太阳(如图)，太阳在我们日常生活中是 无可替代的，它提供给地球足够的能源，如果说太 阳一旦没有了，那么地球上的一切生物都将随之消 失。
• (1)写出上述聚变反应的方程 • (2)已知质子质量mp＝1.67×10－27kg，氦核质量mα
＝6.6458×10－27kg，电子质量me＝9.0×10－31kg， 光速c＝3.0×108m/s，求每发生一次上述核反应所 释放的能量。
• (3)根据题目中数据计算太阳1秒钟减少的质量。太 阳还能用多少年？
• 答案：AC
解析：本题考查核反应基本知识，主要考查四种核反应 的区别，解题关键是熟知核反应的四种类型和常见核反应方 程32H＋21H→42He＋10n 是核聚变反应，而不是衰变，A 对 B 错； C 和 D 选项的核反应方程均为核裂变反应，而不是衰变，C 对，D 错。
核聚变反应的能量问题
太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是 由电子和质子、氦核等组成，维持太阳辐射的是它内部的核 聚变反应，核反应为两个电子与四个质子聚变为氦。已知太 阳的质量为 2×1030kg，太阳向周围空间辐射能量的总功率 为 3.8×1026W。
重点难点突破
一、轻核的聚变 1．能量变化 比较比结合能的图线，聚变后比结合能增加，因此反应 中会释放能量。 例如21H＋31H―→10n＋42He＋17.6MeV
• 2．聚变发生的条件
• 要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的 距离10－15m，但是原子核是带正电的，要使它们接 近10－15m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要 求原子核应具有足够的动能。方法是给原子核加热， 使其达到几百万度的高温。
• 你知道太阳的能量来源于什么吗？
知识自主梳理
核裂变
1．定义 轻核结合成__质__量__较__大____的原子核的反应叫聚变。 例如21H＋31H―→42He＋10n 2．聚变发生的条件 使物质达到__几__百__万_____度的高温。 3．热核反应 轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚变放出更大 的能量，由于温度较高，所以聚变也称为____热___核____反应。
• 氢弹爆炸的威力相比原子弹爆炸的威力哪一个大？为 什么？
• 答案：氢弹的威力大，氢弹爆炸是核聚变的结果，而 核聚变释放的核能比原子弹中核裂变释放的核能要大 的多，故氢弹的威力大。
考点题型设计
聚变的核反应方程
我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反 应有：
(1)29325U＋10n→9308Sr＋13564Xe＋k10n； (2)21H＋31H→42He＋d10n；
• 关于这两个方程，下列说法正确的是( ) • A．方程(1)属于α衰变 • B．方程(2)属于轻核聚变 • C．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1 • D．方程(1)中k＝6，方程(2)中d＝1 • 解析：方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚
变，选项A错而B对；由质量数和电荷数守恒得，k ＝10，d＝1，选项C对而D错。 • 答案：BC
(3)太阳每秒释放的能量为 3.8×1026J，则太阳每秒减少
的质量
Δm＝ΔcE2 ＝33.8××11008226kg＝4.2×109kg
太阳还能用 t＝Δmm＝42.×2×1013009s＝4.76×1020s
＝1.5×1013 年。 答案：(1)2－01e＋411H―→42He
(2)3.24×10－12J (3)4.2×一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠 ___自_身_产__生_的_热________就会使反应继续下去。
• 5．应用 • (1)核武器——氢弹
• (2)可控热核反应：目前处于探索阶段
受控热核反应
• 1．聚变与裂变相比有很多优点 • (1)轻核聚变产能___效_率__高____； • (2)地球上聚变燃料的储量___丰__富______； • (3)轻核聚变更为___安_全__、_清_洁________。 • 2．约束核聚变材料的方法 • ___磁_约__束___和___惯_性_约__束_______。