高中物理(新教材)選修三課件1：5-4核裂變與核聚變 人教版

第五章原子核第4節(jié)核裂變與核聚變原子核平均質(zhì)量原子核的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系聚變裂變新知導(dǎo)入一、核裂變的發(fā)現(xiàn)課堂探究核物理中，把重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)質(zhì)量差不多的新原子核，并放出核能的過程，叫核裂變。1938年年底，德國物理學(xué)家哈恩和他的助手特斯拉曼在用中子轟擊鈾核的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生成物中原子序數(shù)為56的元素鋇。多種多樣二分裂質(zhì)量數(shù)守恒，電荷守恒三分裂四分裂...概率：二分裂的二分裂的

臨界體積:裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積臨界質(zhì)量相應(yīng)質(zhì)量如果1kg鈾全部裂變，它放出的能量就相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)放出的化學(xué)能。=1kg2800t二戰(zhàn)時(shí)期，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蘑菇狀云團(tuán)，爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天，高達(dá)12英里多，長崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡86000人，占全市37%；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%。原子彈核反應(yīng)堆：人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置(濃縮鈾)核燃料(石墨、輕水、重水)吸收中子、控制反應(yīng)速率慢中子二、反應(yīng)堆與核電站課堂探究大亞灣核電站秦山核電站三、核聚變課堂探究核聚變：某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個(gè)較大的原子核的核反應(yīng)發(fā)生聚變的條件:使原子核間的距離達(dá)到

10-15m以內(nèi)(原子核需要很大的動(dòng)能才會(huì)“撞”在一起)方法:①用加速器加速原子核②原子核加熱到很高的溫度108～109K三、核聚變課堂探究核聚變：某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個(gè)較大的原子核的核反應(yīng)發(fā)生聚變的條件:使原子核間的距離達(dá)到

10-15m以內(nèi)(原子核需要很大的動(dòng)能才會(huì)“撞”在一起)方法:①用加速器加速原子核②原子核加熱到很高的溫度108～109K大陽是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆彈體引爆裝置小型原子彈普通炸藥鈾235氘、氚爆炸裂變聚變氘、氚、重氫化鉀等鈾

235外殼普通炸藥釋放核能氫彈結(jié)構(gòu)示意圖熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比較，具有許多優(yōu)越性1）輕核聚變產(chǎn)能效率高2）地球上聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量豐富（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6億億立方米的水，大約有40萬億噸氘。氚可以利用鋰來制取，地球上鋰儲(chǔ)量有2000億噸）3）輕聚變更為安全、清潔（高溫不能維持反應(yīng)就能自動(dòng)終止，聚變產(chǎn)生的氦是沒有放射性的。廢物主要是泄露的氘，高速中子，質(zhì)子與其他物質(zhì)反應(yīng)生成的發(fā)射性物質(zhì)，比裂變反應(yīng)堆生成的廢物數(shù)量少，容易處理）受控核聚變①難點(diǎn)：地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受幾百萬開爾文的高溫。②方案：科學(xué)家設(shè)想了兩種方案，即磁約束和慣性約束。磁約束：帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻磁場中會(huì)在洛倫茲力的作用而不飛散，因此有可能利用磁場來約束參加反應(yīng)的物質(zhì)。實(shí)現(xiàn)核聚變的方法托卡馬克（環(huán)流器）磁約束裝置慣性約束：由于聚變反應(yīng)的時(shí)間非常短，聚變物質(zhì)因自身的慣性還來不及擴(kuò)散就完成了核反應(yīng)。在慣性約束下，可以用激光從各個(gè)方向照射參加反應(yīng)的物質(zhì)，使它們“擠”在一起發(fā)生反應(yīng)慣性約束聚變激光國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目之一，建造約需10年，耗資50億美元（1998年值）。ITER裝置是一個(gè)能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克，俗稱“人造太陽”。2003年1月，國務(wù)院批準(zhǔn)我國參加ITER計(jì)劃談判，2006年5月，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，中國ITER談判聯(lián)合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計(jì)劃協(xié)定。這七方包括了全世界主要的核國家和主要的亞洲國家，覆蓋的人口接近全球一半。核聚變放出減少3×10－29備用工具&資料國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目之一，建造約需10年，耗資50億美元（1998年值）。ITER裝置是一個(gè)能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克，俗稱“人造太陽”。2003年1月，國務(wù)院批準(zhǔn)我國參加ITER計(jì)劃談判，2006年5月，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，中國ITER談判聯(lián)合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計(jì)劃協(xié)定。這七方包括了全世界主要的核國家和主要的亞洲國家，覆蓋的人口接近全球一半。①難點(diǎn)：地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受幾百萬開爾文的高溫。②方案：科學(xué)家設(shè)想了兩種方案，即磁約束和慣性約束。磁約束：帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻磁場中會(huì)在洛倫茲力的作用而不飛散，因此有可能利用磁場來約束參加反應(yīng)的物質(zhì)。實(shí)現(xiàn)核聚變的方法托卡馬克（環(huán)流器）磁約束裝置一、核裂變的發(fā)現(xiàn)課堂探究核物理中，把重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)質(zhì)量差不多的新原子核，并放出核能的過程，叫核裂變。1938年年底，德國物理學(xué)家哈恩和他的助手特斯拉曼在用中子轟擊鈾核的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生成物中原子序數(shù)為56的