c核反应裂变聚变资料重点
核裂变、核聚
1.2020 u
放出的能量
E 1.2020 931 .5MeV 1119 .7 MeV
（2）计算铀裂变时释放的能量
1 0
n U Ba Kr 3 n
235 92 141 56 92 36 1 0
235 92
已知
U、
141 56
1 92 、 、 0 的质量分别是 Ba 36
核聚变
一、核聚变
一、核聚变
1 、 轻核的聚变（热核反应）
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。
2 1
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
H + H He + n
2 1 3 2 1 0
计算下面核反应放出的能量:
2 1
H + H He + n
链式反应的条件：（以下条件满足一个即可）
1、裂变物质的体积大于临界体积。 2、裂变物质的质量大于临界质量。
发生链式反应的条件： 铀块的质量大于临界质量，或者铀块的 体积大于临界体积。
素的 元 种 35 200 多种 同 位素
发生链式反应
爆 炸
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生 的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的自持
求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量
（2）计算铀裂变时释放的能量 已知铀核裂变的反应：
235 92
U+ n
1 0
141 56
Ba + Kr + 3 n
mn = 1.6749 ×10 -27 kg
高考物理备考重点原子与核物理中的质能转化与核裂变与核聚变
高考物理备考重点原子与核物理中的质能转化与核裂变与核聚变高考物理备考重点：原子与核物理中的质能转化、核裂变与核聚变一、质能转化的基本概念和原理质能转化是指物质内部的质量可以转化为能量或能量可以转化为质量的过程。
这一概念是由爱因斯坦的相对论理论提出的。
根据质能转化的原理，我们可以推导出世界著名方程式E=mc²，其中E代表能量，m代表质量，c代表光速。
二、核裂变的过程和应用核裂变是指重核（如铀-235，钚-239等）在中子轰击下分裂成两个较小的核片断，并产生大量能量的过程。
核裂变可以用于核反应堆中的核能产生，同时也用于核武器的制造。
在核裂变过程中，释放的能量是巨大的，可以用于发电或其他能源应用。
三、核聚变的过程和应用核聚变是指轻核（如氘核，氚核等）在高温高压条件下相互融合形成较重的核，同时释放出巨大的能量。
核聚变是太阳能的主要能量来源，也是未来清洁能源的发展方向。
通过控制核聚变反应，可以实现高效率的能量产生，并且几乎没有环境污染。
四、与核裂变和核聚变相关的重要物理量和公式1. 核反应的能量公式：E=mc²，其中E为能量，m为质量，c为光速。
2. 裂变链式反应的速率方程：dN/dt = λN，其中λ为裂变截面和撞击面积的乘积。
3. 聚变反应的条件：高温和高压。
4. 聚变反应的力学能量公式：E = 1/2mv²，其中E为力学能量，m 为质量，v为速度。
五、物理实验与观测方法1. 放射性测量：利用探测器对放射性物质进行测量，例如Geiger-Muller计数管或闪烁探测器等。
2. 质谱仪：用于测量原子或分子的相对质量和相对丰度。
3. 混合等离子体物理实验：利用磁场和聚变装置对等离子体进行控制和研究。
六、相关的现实应用和未来发展趋势1. 核能发电：通过核裂变反应产生热能，进而转化为电能，作为一种清洁的能源形式被广泛应用。
2. 核武器：核裂变和核聚变被用于制造核武器，引起国际社会的广泛关注。
《核裂变与核聚变》 讲义
《核裂变与核聚变》讲义一、引言在现代科学的领域中，核裂变与核聚变是两个极其重要的概念。
它们不仅在能源领域有着重要的应用，也在物理学、化学等多个学科中占据着关键的地位。
接下来，让我们深入了解这两个神奇的核反应过程。
二、核裂变核裂变，简单来说，就是一个重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程。
这个过程的发生通常是由于外来粒子（如中子）撞击重原子核，使其变得不稳定，从而发生分裂。
以铀-235 为例，当一个中子撞击铀-235 原子核时，铀-235 会分裂成两个较小的原子核，同时释放出两到三个新的中子，并伴随着巨大的能量。
核裂变所释放的能量是相当惊人的。
在核电站中，就是利用核裂变产生的能量来发电。
核裂变的优点在于其反应过程相对容易控制，能够实现稳定的能量输出。
然而，它也存在一些不足之处。
首先，核裂变所使用的燃料（如铀、钚等）在地球上的储量有限。
其次，核裂变产生的核废料具有放射性，需要妥善处理和存放，否则会对环境和人类健康造成严重威胁。
三、核聚变核聚变则是与核裂变相反的过程，它是指两个或多个轻原子核结合成一个较重的原子核，并释放出巨大能量的过程。
最常见的核聚变反应是氢的同位素（氘和氚）聚变成氦。
核聚变的发生需要极高的温度和压力条件。
在太阳内部，由于其中心温度高达1500 万摄氏度，压力也极大，氢原子能够不断发生核聚变，从而为太阳提供持续的能量。
在地球上实现可控核聚变是一项极具挑战性的任务。
但一旦成功，核聚变将为人类带来几乎无限的清洁能源。
核聚变的优点非常显著。
首先，核聚变所使用的燃料（氘和氚）在地球上的储量丰富，几乎取之不尽。
其次，核聚变产生的放射性废物相对较少，对环境的影响较小。
然而，目前实现可控核聚变还面临着诸多技术难题。
例如，如何长时间维持高温高压的反应条件，如何有效地控制等离子体等。
四、核裂变与核聚变的比较从能量释放的角度来看，核聚变释放的能量通常比核裂变要大得多。
在燃料的可持续性方面，核聚变具有明显优势，其燃料来源丰富，而核裂变的燃料则相对有限。
核聚变与核裂变
核聚变与核裂变核聚变和核裂变是两种不同的核反应过程，涉及到原子核的结构和能量变化。
本文将介绍核聚变和核裂变的基本概念、原理、应用和发展前景。
一、核聚变的基本概念和原理核聚变是指两个或更多轻核瞬时碰撞并合并成一个较重的核的过程。
在这个过程中，轻核的质量将转化为能量。
核聚变反应是太阳和恒星内部的主要能量来源，被广泛认为是一种清洁和可持续的能源技术。
核聚变的原理是通过高温和高压条件将轻核融合成较重核。
为了在实验室中实现核聚变，科学家通常使用等离子体态的氢同位素（氘、氚）作为燃料，并利用激光束或强磁场产生高温和高压条件。
二、核聚变的应用1. 未来能源：核聚变被认为是未来能源的候选技术之一。
与核裂变相比，核聚变的燃料更广泛和充足，同时产生的废物更少。
此外，核聚变要求的环境条件相对较高，使其具备较高的安全性。
2. 医学应用：核聚变技术还在医学领域具有广泛的应用。
例如，通过核聚变反应可以产生中子束，用于肿瘤治疗和医学成像。
三、核裂变的基本概念和原理核裂变是指重核被撞击或吸收中子后，不稳定核分裂成两个或多个较轻的核的过程。
在核裂变过程中，也会释放出大量的能量。
核裂变是目前广泛应用的一种核能技术。
核裂变的原理是通过撞击重核或吸收中子后，核发生裂变。
这个过程是自持链式反应，产生的中子可以继续引发更多的裂变反应，从而释放更多的能量。
四、核裂变的应用1. 核能发电：核裂变是目前广泛使用的核能技术之一。
核裂变产生的能量可以用于发电，核电站是利用核裂变技术产生电能的重要设施。
2. 核武器：核裂变也可以用于制造核武器。
通过合适的条件和设备，核裂变能够释放出巨大的能量，成为一种可怕的杀伤力。
五、核聚变与核裂变的比较和发展前景核聚变和核裂变虽然都涉及到核反应和能量转化，但在很多方面有所差异。
首先，核聚变的燃料更广泛和丰富，且产生的废物更少，具备较高的安全性。
而核裂变的燃料相对稀缺，并且会产生大量的放射性废物。
其次，核聚变要求更高的温度和压力条件，技术实现上更加困难。
核反应的裂变与聚变
核反应的裂变与聚变核反应是指原子核发生变化的过程，其中包括裂变和聚变两种形式。
裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核片段的过程，而聚变则是指两个轻核（如氘、氚等）融合成一个较重的核的过程。
本文将详细介绍核反应的裂变与聚变的原理、应用以及优缺点。
一、核裂变的原理与应用核裂变是指重核被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核片段的过程。
裂变反应的原理是通过中子的撞击使得重核不稳定，进而发生裂变。
裂变反应中释放出的能量巨大，可以用来产生热能、电能以及用于核武器等。
核裂变的应用主要体现在以下几个方面：1. 核能发电：核裂变反应可以产生大量的热能，用于发电。
核电站利用核裂变反应产生的热能，将水转化为蒸汽驱动涡轮发电机发电。
核能发电具有能源高效利用、环境友好等优点，是一种重要的清洁能源。
2. 核武器：核裂变反应可以释放出巨大的能量，因此被应用于核武器的制造。
核武器的威力巨大，可以对敌方造成毁灭性打击，是一种具有极高杀伤力的武器。
3. 放射性同位素的制备：核裂变反应可以产生大量的放射性同位素，这些同位素在医学、工业等领域有着广泛的应用。
例如，放射性同位素可以用于医学诊断、治疗以及工业材料的检测等。
二、核聚变的原理与应用核聚变是指两个轻核融合成一个较重的核的过程。
聚变反应的原理是通过高温和高压条件下，使得轻核克服库仑斥力，进而发生聚变。
聚变反应中释放出的能量更为巨大，是太阳和恒星等天体能量的来源。
核聚变的应用主要体现在以下几个方面：1. 清洁能源：核聚变反应是一种清洁能源，不产生二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。
聚变反应可以产生大量的能量，可以用于发电，为人类提供可持续的能源。
2. 氢弹：氢弹是一种利用核聚变反应释放出的能量制造的武器。
氢弹的威力远远超过核裂变武器，是一种具有极高杀伤力的武器。
3. 等离子体研究：核聚变反应需要高温和高压条件，因此对等离子体的研究有着重要意义。
等离子体是一种高度离化的气体，广泛存在于自然界和实验室中，对于研究等离子体的性质和应用具有重要意义。
核裂变和核聚变的物理原理剖析
核裂变和核聚变的物理原理剖析核裂变和核聚变是两种重要的核反应过程，它们是利用原子核的能量来产生强大的能量和驱动核能应用的基础。
本文将对核裂变和核聚变的物理原理进行剖析，以便更好地理解这两种过程。
1. 核裂变的物理原理核裂变是指重原子核在受到轰击或吸收中子的作用下分裂成两个或更多小的碎片的过程。
这个过程中释放出大量能量和中子。
核裂变的物理原理可以通过以下步骤来解释：(1) 中子撞击：一个热中子与一个重原子核碰撞，抵抗核力的作用，使得核能位增加。
(2) 能量积累：重原子核吸收中子时，中子会增加核的质量，但核原子质量相对较大不容易激发。
在核质量变大的同时，核能位也增加。
(3) 不稳定性：核由于能量积累而变得不稳定，核内的强核力不能再维持原本的稳定状态。
(4) 裂变产物：核不稳定时，发生裂变，核分为两部分，同时释放出大量的能量和中子。
核裂变的物理原理主要是基于质量缺失引起的能量释放，以及核的不稳定性导致的分裂。
这种反应被广泛应用在核能发电、核武器和放射治疗等领域。
2. 核聚变的物理原理核聚变是指轻原子核在高温高压下相互碰撞融合成更重的原子核的过程。
核聚变是太阳和恒星等天体释放出的能量的主要来源，也是目前研究的热点之一。
核聚变的物理原理可以通过以下步骤来解释：(1) 热碰撞：两个轻原子核在极高的温度和压力下相互碰撞。
(2) 界面相互作用：当两个原子核靠近时，由于核内的正电荷的斥力，需要克服库伦力才能靠近。
如果能够克服库伦力，原子核将进入相互作用区域。
(3) 核反应：在相互作用区域内，原子核可能经历不同的反应路径，产生不同的反应产物。
其中最常见的是氘氚聚变成氦和一个中子的反应。
(4) 能量释放：核聚变过程中会释放出大量能量，这是因为核聚变后的核的质量少于初始核的质量，能量通过质量差异转化而来。
核聚变的物理原理是基于轻原子核的相互作用和能级结构来解释的。
实现核聚变需要极高的温度和压力，因此在实际应用中仍面临许多挑战。
核裂变,核聚变,核衰变,核合变
核裂变,核聚变,核衰变,核合变
核裂变、核聚变、核衰变和核合变是与核能相关的重要概念。
这些过程涉及原子核内部的变化，影响着能源的释放和转化。
在本
文中，我们将深入探讨这些过程的原理、应用和影响。
首先，核裂变是指重原子核分裂成两个或更多较小的核的过程。
这一过程通常伴随着中子的释放，同时也释放出大量的能量。
核裂
变是核反应堆和核武器的基础，通过控制核裂变反应可以产生大量
的电能或者用于破坏性目的。
与核裂变相对的是核聚变，这是指轻原子核融合成较重的核的
过程。
核聚变是太阳和恒星能量来源的基础，也是人类在地球上追
求的清洁能源之一。
虽然目前技术上还无法实现可控的核聚变反应，但科学家们一直在努力研究和开发相关技术，希望能够在未来实现
可持续的核聚变能源。
此外，核衰变是指放射性核素自发地发生核变换的过程。
这一
过程会释放出放射性粒子和能量，对人类和环境都有一定的影响。
核衰变是核能应用中需要重点关注和控制的部分，确保核材料的安
全和合理利用。
最后，核合变是一种较为罕见的核反应过程，指两个原子核合并成一个更重的核的过程。
这一过程通常需要高能量的条件才能发生，目前在实验室中已经实现了一些轻元素的核合变反应，但实际应用还存在诸多挑战。
总的来说，核裂变、核聚变、核衰变和核合变是核能领域中非常重要的概念，它们影响着能源的产生和利用，也对人类社会和环境产生着深远的影响。
通过深入研究和合理应用这些核反应过程，我们可以更好地利用核能资源，推动社会的可持续发展。
核裂变和核聚变的物理原理
核裂变和核聚变的物理原理核裂变和核聚变是两种核反应，它们都是利用原子核之间的相互作用来实现能量转换的。
这些反应在日常生活中虽然不常见，但却在核能产业中起着重要的作用。
本文将讨论核裂变和核聚变的物理原理。
一、核裂变核裂变是指一个原子核吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的核的过程，同时释放出大量的能量。
这些被分裂的核称为裂变产物，而已吸收中子的原核被称为靶核。
核裂变的物理原理是通过核反应来实现能量的转换。
在核反应中，原子核之间的相互作用产生了足够的能量来撕裂原子核的结构。
通常来说，核反应会释放出巨大的能量，这就是裂变产物带走的能量。
核裂变的关键是让中子和靶核相互作用。
当中子被靶核吸收时，靶核会变成一个高能态的系统。
然后，这个系统就会发生变化并释放出能量，裂变产物因此产生。
二、核聚变核聚变是指将两个原子核融合在一起成为一个更大的核的过程。
这种反应有两种类型：轻核聚变和重核聚变。
轻核聚变发生在太阳和其他恒星中，而重核聚变则发生在地球上的热核反应中。
核聚变的物理原理是，当原子核自由接近时，由于它们之间的电磁斥力会减小，所以能量会逐渐减小。
一旦核足够靠近，它们就会进入“禁闭区”，在这个区域中，原子核的静电力将克服它们之间的静电排斥力。
原子核在禁闭区内相互吸引并形成联合状态，这个联合状态因为能量比原来的两个原子核的状态更低，因此释放出了能量。
这些能量以光子和带电粒子的形式被释放。
三、核裂变和核聚变的应用核裂变和核聚变的应用非常广泛，如核燃料、核电站和核武器等。
核裂变产生的能量可用于发电，而核聚变则是清洁、高效能量的理想来源。
此外，核裂变还被用于制造核武器。
总之，核裂变和核聚变是两种重要的核反应，它们利用原子核之间的相互作用来实现能量转换。
虽然核裂变和核聚变的物理原理有所不同，但是它们都具有广泛的应用前景。
在未来，这些反应将会成为我们不可或缺的能源来源。
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3.1 人工核反应
1919年卢瑟福实现了第一例人工核反应：
14N 17O p 14N (, p)17O
1934年，约里奥-居里夫妇发现人工放射性 （1935年NOBEL化学奖）：
27Al30P n , 30P30Si e v
其中，30P 在自然界中并不存在。 1
IA A
11
• 微分截面
d
s ( , ) ds dn
d nNsd
s ds ( ,)
12
s（）
反映了核 结构和反 应机制的 信息。
13
• 细致平衡原理
正反过程： a + A b + B
s ab s ba
P22 (2Ib P12 (2Ia
1)(2IB 1)(2I A
1) 1)
（质心系）
4。1 核裂变的发现
1934年Fermi 等人遇到这一现象，以为是超铀元 素的生成。1938年，德国的 O Hahn 观察到并由 L. Meitner和她的外甥解释为核裂变现象 （1944 年 Nobel 化学奖）。
22
235U 是自然界仅有的能由热中子引起裂变的核素，但 只占天然铀的0.72%（其他主要是238U，不能裂变）。
阈能 Eth > |Q| , why？
正负电子对撞机，质子对撞机？？？
9
• 阈能
v
对核反应来说，质心的动能是无用的，因为质心速度不 变，质心动能也不变。
在质心系中，总动能大于反应能就可以发生核反应。
质心系
mv (m M )Vc
E
1 2
m(v
Vc )2
1 2
M
(0 Vc )2
1 2
mv2
M mM
• 链式反应 中子产额：铀核裂变平均 2.5个中子。 中子慢化：热中子的反应截面大增。 临界体积：爆炸！
26
临界体积
爆炸
235U
炸药
控制设备
1945年7月6日，第一颗钚原子弹在美国试爆。 1945年8月6日，广岛，8月8日，长崎。
8月15日，日本投降。 27
1964年中国原 子弹爆炸
28
Q > 0 为放能反应， Q < 0 为吸能反应
Q Ey EB Ex EA 动能增量 Q By BB Bx BA 结合能增量
6
例如： p 7Li
Q [1.007825 7.016004 2 4.002603]931.5 17.35MeV
若入射质子的动能为 1 MeV，则发射的两 个 粒子的总动能为 18.35 MeV.
1
My MB
Ey
1
Mx MB
Ex
2
M y Ey M x Ex cos
MB
1
Ay AB
Ey
1
Ax AB
Ex
2
Ay Ey Ax Ex cos
AB
Q方程
8
• 阈能 当 Q < 0 时，核反应要在外界提供足够 的能量的情况下才能发生：即入射粒子的动能 要足够大，所需要的最小的能量即为阈能。
17
• 电荷交换反应 如（p，n）反应。
• 光核反应 如（，p）反应
18
• 光学模型 核相互作用图象：
表面作用 直接作用
集体作用
弹性散射
复合核
复合核衰变
19
• 巨共振 s
E (MeV) 光核反应：光子+ 197Au
•GDR（巨偶极） pn
np
20
• GQR（巨四极）
21
V.4 裂变 Fission
Np29349Pu
e
v
镎
钚
2
• 中子活化分析：中子照射使稳定核素具有放射性。 有很多应用：地质，冶金，石油，考古等。
拿破仑的头发经中子活化分析，砷含量超标4， 5倍，肯定是砒霜中毒而死。
3
核反应：
4 He+α
6
Li+d
7 6
Li(基态，激发态）+p Li+d (弹性散射）
......
7 Be+n
• 费米：中子慢化增加中子核反应的概率，1938年 得NOBEL物理奖。
含氢的物质，如石蜡对中子有很好的慢化作用。
• 超铀元素 Z=92 的铀元素是天然存在的最高原子 序数的元素。周期表里所有铀以后的元素都是通过 人工核反应制造的。
n29328U 29329U 29339Np e v
239 93
7
x Px A
y
Py
B PB
可测量： Px
vx , vy,
pB2
p
2 y
px2
2 py px
cos
2M B EB 2M y Ey 2M x Ex 2 2M y Ey 2M x Ex cos
M B EB M y Ey M x Ex 2 M y Ey M x Ex cos
Q EB Ey Ex
185MeV 可用。 1g 235U:
1g * 6.02 *1023 *185MeV 235g 7.5*1010 Jr （1 eV 1.6 *1019 J）
3 吨的煤。106
卢瑟福语：…痴人说梦。
235U
24
4.3链式反应
n235U 236U *144Ba89Kr 3n
这个反应使得核能的利用成为可能 （1938）。25
2
1 2
Mv2
m
m M
2
1 2
mv2
m
M M
2
1
m M
Ek
M mM
| Q |
实验室：Ek
1
m M
|
Q
|
Eth (1 m / M ) | Q |
10
• 核反应截面s
核反应的概率用反应截面描述：一个靶核 的有效截面积。
1b=100 fm2
I
dx
dI dA s nAdx s ndx
7 Li+p 6 Li+d
4 He+
......
4
• 核反应遵守的规律： 电荷守恒(charge conservation)， 能量守恒， 动量守恒， 角动量守恒 等等。
5
3.2 反应能 Q
x A B y Q , A(x, y)B
Q Mc2 [Mx MA MB M y ]c2
n235U 236U * X Y
238U 可以通过中子照射产生裂变核素239Pu。 p，d，粒子等高能粒子轰击其他重核如Bi，Pb，Tl 也能引起裂变。 还可能有三分裂变，四分裂变，但概率很小。
23
4。2 核裂变释放巨大能量 n235U 236U * X Y E （8.57.6）236 210MeV
I 是自旋，P 是相对动量。
P12 21E1' P22 22程
复合核：
热平衡
39K d 41Ca* 40K p
经历时间大约10-19 -10-13 s
15
B。掇拾反应
如：13C（3He, 4He)12C
16
C。削裂反应 d
如：（d， p） 反应