裂变 聚变
核能的利用
设疑：核能这么巨大，难道只能用于战争吗? 如何才能有效地控制核能的释放？
二、核能的和平利用――核电站
如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下 缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。
核能的和平利用――核电站 目前的核电站就是利用原子核裂变时释放 大量能量来工作的。
核电站工作原理：利用裂变在人为控制下进行，用 释放的能量加热水，使水汽化变成水蒸气推动汽轮 机运转，再带动发电机发电。
1964年10月16日，我国第1颗原子弹爆炸成功 1967年6月，我国第1颗氢弹爆炸成功
我国用了短
短4年时间完 成了原子弹的 研制工作，并 于1964年10 月16日成功地 爆炸了第一颗 原子弹.
1967年6月
17 日 又 成 功 地爆炸了第 一颗氢弹， 完成了其他 国家要十几 年或几十年 才完成的工 作.
B 3.核电站的能量转化情况是 A.核能→机械能→电能 B.核能→内能→机械能→电能 C.核能→化学能→电能 D.化学能→内能→电能
4.原子弹和核电站的根本区别是 C A.原子弹利用核裂变,核电站利用核聚变 B.原子弹利用核聚变,核电站利用核裂变 C.原子弹对裂变的链式反应不加控制,核电站控制裂变的链式反 应速度 D.原子弹对聚变的链式反应不加控制,核电站控制聚变的链式反 应速度
2、核聚变 （轻核聚变）
2个质量较小的原子核结合成质量较大 的新核，同时释放出能量的过程。 因为轻核聚变 需要很高的温 度，所以也叫 做热核反应。
氢 弹――根据核聚变的原理制成。 威力比原子弹还大。
自然界中的热核反应
自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度 以上，在那里就进行着大规模的聚变反应.太 阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的 核能转化而来的.可以说，地球上的人类每天 都享用着聚变释放出的能量.
聚变-裂变
聚变-裂变
聚变-裂变是两种不同的核反应过程。
核聚变是指将两个较轻的原子核结合在一起，形成一个较重的原子核，并释放出大量能量的过程。
核聚变反应需要非常高的温度和压力才能发生，通常需要在恒星内部或特殊的实验室设备中进行。
核聚变反应是一种清洁、高效的能源产生方式，被认为是未来的一种重要能源来源。
裂变是指将一个重原子核分裂成两个或更多较轻的原子核，并释放出大量能量的过程。
裂变反应通常需要使用中子来引发，并且会产生大量的放射性废物。
裂变反应是目前核电站和核武器中使用的主要能源产生方式。
核聚变和裂变是两种不同的核反应过程，它们产生能量的方式和条件都不同。
核聚变被认为是一种更清洁、更可持续的能源产生方式，但目前仍需要克服许多技术和工程挑战才能实现商业化应用。
核聚变与核裂变比较
核聚变与核裂变比较
创新微课
【例题2】一个质子和两个中子聚变为一个氚核， 已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u. (1)写出聚变1 方程； (2)求释放出的核能多大？ (3)求平均每个核子释放的能量是多大？
核聚变与核裂变比较
若它的原子核发生了如下的裂变反应：
U＋n→a＋b＋2n 则a＋b可能1是( D )
A.Xe＋Kr
B.Ba＋Kr
C.Ba＋Sr
Hale Waihona Puke D.Xe＋Sr核聚变与核裂变比较
创新微课
【解析】 利用质量数守恒和电荷数守恒可以判断 出可能的核反应方程。选项A不满足电荷数守恒也不 满足质量数守1恒，选项C不满足电荷数守恒；选项B 不满足质量数守恒；只有选项D正确。
创新微课 现在开始
核聚变与核裂变比较
核聚变与核裂变比较
一、核聚变与核裂变反应物和生成物不同
核聚变反应是两个轻核结 合成质量较大的核。常用 的核聚变一般是指氘和氚 聚变成氦的过程1 。
2 1
H
3 1
H
核裂变反应是重核分裂成 质量较小的核常用的核裂 变有钍Th、U233、U235、 钚等的裂变。
创新微课
重核裂变释放能量：
Δm 0.35781027 kg
235 92
U+
1 0
n
→15464
Ba
+
89 36
Kr
+310
n
ΔE Δmc2 201MeV
1
轻核聚变释放能量：
2 1
H
3 1
H
4 2
裂变和聚变
1 MeV的中子
才可能发生裂变，并且几率 铀235 ，俘获能
量低于1 MeV的中子时，不发生裂变，而变
为铀239.
③为使链式反应容易发生，最好选用
一种典型的裂变反应方程 29325U＋10n→8396Kr＋15464Ba＋310n
临界体积：能够发生链式反应的铀块的 最小 体积．
较大的
二、受控热核反应 热核反应 核聚变：轻核结合成质量 增加 核，轻核 聚变释必放 须在高温下进行，因此又叫 ． 核能反量应变举例化：：21H轻＋核31H→聚42变He后＋，10n＋平1均7.6结Me合V. 能 核反，应条反件应：中必须会使它们的距离能达到量．10－15 m 以内，
重核的比结合能小于中等质量核的比结合能， 即将重核分成核子时比中等质量核分成核子 时每个核子平均吸收的能量小些，可见由重 核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选 项D正确．铀核裂变放出的能量是原子核的核 能，而不是中子具有的动能，选项A错误．裂 变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B错 误．衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核 仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，选 项C错误．
实现受控热核反应的条件
(1)要把热核燃料加热到非常高的温度
(2)要使聚变反应维持下去并能加以控制以提
一、重核的裂变
裂变：用中子轰击某些重核(如铀核)时，发 现重核分裂成质量相近的两部分，并释放 出能量，这种核反应过程叫做核裂变．
核能：核裂变释放出的能量称为裂变能， 也称核能或原子能．
链式反应
裂变的链式反应需要一定的条件才能维持 下去： (1)要有足够浓度的铀235； (2)要有足够数量的慢中子； (3)铀块的体积要大于临界体积．
答案 D
借题发挥 重核发生裂变的条件是：(1)要俘 获慢中子；(2)铀块的体积要大于临界体积．
核裂变+核聚变
中等大小的核比 结合能最大(平均 每个核子的质量亏 损最大)，这些核 最稳定。
核反应
在核物理学中, 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应。
原 子 核
电子
原子核的质量 核子的平均质量：
2、核反应方程
2 1
H
3 1
H
4 2
He
1 0
n
聚变中释放出巨大的能量，在上述聚变中，
聚变后的总质量小于聚变前的总质量，质量
亏损： m 0.018884u
释放出的能量为: ΔE Δmc2 17.6MeV
3、发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m，为了克服
库仑斥力，原子核需要很大的动能才会“撞”
法国 75%
立陶宛 73.1% 比利时 57.7%
保加利亚 47.1% 斯洛伐克 47% 瑞典 46.8%
乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4% 世界核能发电占全部电量1/4
“烧”掉一支铅笔的
核燃料，释放的能量
相当于10吨煤燃烧放
出的热量；一座核电站，每年消耗30吨左右的铀,
爆 炸 发生链式反应
3、反应的特点：
利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变， 在反应中还放出3个中子，中子对未反应的轴核再 进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，使在短时 间内出现积累效应。
多少铀块能够进行链式反应呢？
原子核的体积非常小，如果铀块不够大， 中子在铀块中通过时，有可能碰不到铀核而 使链式反应不能进行。只有当铀块足够大时， 裂变产生的种子才有足够概率打中某个铀核， 使链式反应进行下去。
聚变式和裂变式-概述说明以及解释
聚变式和裂变式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:核能是一种重要的能源形式，聚变式和裂变式核反应是两种不同的核能释放方式。
聚变式核反应是将轻元素如氘、氚等融合成更重的元素释放能量，而裂变式核反应是将重元素如铀、钚等分裂成较轻的元素释放能量。
两种核反应方式在释放能量的同时，都可以用来供应电力、燃料等方面的需求。
聚变式核反应是阳光等天然能源的原理，是人类一直追寻的理想能源形式。
它释放的能量强大而干净，几乎无放射性废料产生。
然而，聚变反应技术的难度极高，目前仍未实现商业化应用。
裂变式核反应是目前主要的核能利用途径，已经广泛应用于核电站等领域。
虽然裂变反应产生的放射性废料需要妥善处理，但技术相对成熟并且能够提供稳定可靠的能源供应。
通过对比聚变式和裂变式核反应的特点和应用，可以更好地认识两种核能形式的不同优劣势，为能源选择和发展提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分：本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中，将对聚变式和裂变式进行概述，并介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细讨论聚变式核反应和裂变式核反应的原理、过程和特点。
在区别与应用部分将对这两种核反应进行比较，并探讨它们在能源领域的应用。
最后在结论部分，将总结本文的主要内容，讨论聚变式和裂变式核反应对科技发展和社会影响，同时展望未来的发展方向。
整篇文章结构清晰，逻辑严谨。
1.3 目的本文旨在比较和分析聚变式核反应和裂变式核反应两种不同的核反应方式。
通过深入探讨它们各自的原理、特点、优劣势以及在能源生产、核武器开发等方面的应用，以期能够帮助读者更好地理解这两种核反应方式之间的区别与联系。
同时，本文也旨在展现聚变式和裂变式核反应在未来能源发展和环境保护中的潜在作用，为人类社会的可持续发展提供一些启示和思考。
2.正文2.1 聚变式核反应聚变式核反应是一种将两个轻核聚变为一个更重的核的核反应过程。
在聚变式核反应中，两个氢核（质子）融合在一起形成氦核，同时释放出大量的能量。
高中物理选修1-2：3.4 裂变和聚变
一二三
三、裂变与聚变的比较 1.原理不同 重核的裂变是重核裂变成几个质量较小的原子核,而聚变是几个 轻核聚变(结合)成质量较大的原子核。 2.放出能量的多少不同 聚变比裂变能放出更多的能量。
一二三
3.“燃料”的丰富程度不同 聚变所需要的“燃料”——氘在地球上非常丰富,1 L海水中大约 有0.03 g氘,如果用来进行热核反应,放出的能量约和燃烧300 L汽油 相当;而裂变燃料——铀在地球上储量有限,尤其是用于核裂变的 铀235,在铀矿中仅占0.7%,相比起来聚变的燃料——氘要丰富得多, 我国是一个“贫铀”国家,贮藏量不多。 4.两种反应的可控制性不同 裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制,因此,现在国际上 的核电站都是利用裂变放出能量;而聚变反应的可控制性比较困难, 世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术。
触类旁通完成如下核裂变反应方程
235 92
U+10n→3985
Sr+15349Xe
+
2
答案:10n
类型一 类型二
类型二 计算核聚变中释放的核能
【例题 2】 热核反应所进行的聚变过程是 12H + 13H → 24He +
10n, 反应原料氘( 12H)富存于海水中, 而氚( 13H)是放射性元素,
了反应,所以该核聚变中的质量亏损
Δm=
������ ������2
=
5×5.6×10-13 (3×108)2
kg=3.1×10-29
kg。
答案: (1)10n
4 2
He
(2)3.1×10-29 kg
类型一 类型二
题后反思和一切核反应一样,求核聚变中释放的核能,首先要正确 写出聚变方程,求出反应中的质量亏损,利用ΔE=Δmc2求得反应中 释放的核能。
5.4核裂变与核聚变
5.4 核裂变与核聚变知识点一、核裂变的发现1．核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，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23592U＋1n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.3．链式反应中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变反应一代接一代继续下去，这样的过程叫作核裂变的链式反应．4．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量．知识点二、反应堆与核电站1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒．(2)慢化剂：石墨、重水和普通水(也叫轻水)．(3)控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作控制棒．2．工作原理核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却．3．核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．核电站的主要部件及作用组成部分材料作用裂变材料(核燃料)浓缩铀提供核燃料减速剂(慢化剂)石墨、重水或普通水(也叫轻水)使裂变产生的快中子减速控制棒镉棒吸收中子，控制反应速度热交换器水或液态的金属钠传输热量防护层厚水泥层防止放射线泄露，对人体及其他生物体造成伤害知识点三、核聚变1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变．2．核反应方程：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV.3．条件：使轻核的距离达到10－15 m以内．方法：加热到很高的温度．4．宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核聚变成氦核释放的核能．5．人工热核反应：氢弹．首先由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸．6．核聚变与核裂变的比较(1)优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上核聚变燃料氘和氚的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁．(2)缺点：核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度．解决方案：磁约束和惯性约束．重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变[例题1]关于链式反应，下列说法正确的是（）A．只要有中子打入铀块，一定能发生链式反应B．只要是纯铀235，一定能发生链式反应C．只要时间足够长，就可以发生链式发应D．铀块体积超过临界体积时，一旦中子进入就可以引发铀核的链式反应【解答】解：发生链式反应的条件：（1）发生裂变时物质的体积大于等于临界体积，链式反应的发生条件需满足铀块的大小足够大，只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核，使链式反应进行下去，即需使铀块体积超过临界体积，才能发生链式反应，（2）有足够浓度的铀235，（3）有足够数量的慢中子，故D正确，ABC错误。
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D E
轻核聚变
F
C O
A B Z
Fe 核子的平均质量与原子序数之间的关系
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、裂变：
重核分裂成 中等质量的核，释放出核能的 1、定义： 过程 2、发现： ①1938年，德国物理学家哈恩和斯特拉斯用中子轰击 铀核时发现了核裂变 ②我国物理学家钱三强，何泽慧夫妇1946年在巴黎发 现了铀的三分裂和四分裂 。 3、典型的核反应方程：
二、聚变（热核反应）
1、定义：轻核结合成中等质量的原子核的过程 2、典型的核反应方程：
2 1
H H He n + 17.6MeV
3 1 4 2 1 0
2 1
H H H H
2 1 3 1 1 1
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
平均每个核子放出的能量在3MeV以上
235 92
235 92
U n Ba Kr 3 n +201Mev
1 0 141 56 92 36 1 0
1 95 1 U 0 n 139 Xe Sr 2 54 38 0 n +141Mev
平均每个核子释放的能量约为1Mev
4、链式反应：
①定义： 重核裂变时总要释放2~3个中子，这些中子又 引起其他重核裂变，这样使裂变持续下去。 235U的浓度足够高 ②条件： 体积大于临界体积 5、应用： ①原子弹 “原子弹之父” 奥本海默 ②核电站 核反应堆 铀棒 中子减速剂 控制棒 水泥保护层 热交换器
3、条件：
几百万摄氏度以上
1015 m
Ek 1
Ek 2
4、应用： ①氢弹 引力约束
②可控热核反应
磁约束
惯性约束
5、与裂变相比存在的优越性： ①释放的能量更多 ②安全、无污染
③燃料的储量更丰富
链式反应的应用——原子弹
吸收中子，控 制核反应速度
控制棒——镉棒 水泥防护层 燃料棒——铀棒
防止 射线 辐射
减速剂
将快中子 转变为慢 中子
核聚变的利用——氢弹
弹体 普通炸药 小 型 原 子 弹
三种炸药：
普通炸药 爆炸 裂变 聚变
铀235
外壳 氘、氚、重 氢化钾等 引爆装置
Ｕ235
氘、氚
2 1
4 1 H3 H He 1 2 0n
氢弹爆炸形成的磨姑云