《重核裂变与轻核聚变》参考课件

重核裂变和轻核聚变复习:1、完成以下的核反响方程式：2、核反响遵循的根本规律：质量数和电荷数都守恒3、核反响的能量来源分析：

爱因斯坦的相对论指出,物体的能量荷质量之间存在着密切的联系.4、质量亏损：组成核的核子总质量和原子核的质量之差Δm5、质能方程：E＝m

c2

ΔE＝Δm

c2一.利用核能的途径要质量有亏损，是利用核能的先决条件。核反响前物质的核子数和反响后的核子数有什么关系？相等

要实现“反响后的质量＜反响前的质量”，如果我们引进“核子平均质量”，那么核反响前核子平均质量和反响后的核子平均质量有什么关系？较大

科学家们经过定量研究，发现组成各种元素的核子平均质量不尽相同，而且已经得出各种元素的核子平均质量曲线针对这个曲线观察一下，并总结：a、谁的平均质量最小？b、怎样才能获得质量亏损的核反响？c、哪一类核反响的质亏损比较“快”？a、Fe的平均质量最小；b、重核裂变；c、轻核聚变。结论：利用核能的两大途径：轻核聚变和重核裂变重核裂变重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反响过程.在裂变的同时要放出几个中子和大量的核能。二.重核裂变-----以铀核的裂变为例〔1〕一种典型的铀核裂变

裂变产物不是唯一确定的，有时还会发生三分裂和四分裂。我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇1946年在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂。但是，铀的的三分裂和四分裂概率是相当小的.介绍Δm=(mu+mn)－(mBa+mKr+3mn)=0.3578×10－27kg计算“质量亏损”：ΔE=ΔmC2=201MeV1kg铀完全裂变，释放的核能为：对应常规能源：合2.51×106kg〔即2510吨〕煤炭燃烧〔2〕链式反响：铀核裂变时放出几个中子，再引起其他铀核裂变而使裂变反响不断进行下去称为链式反响。链式反响的示意图：(3)重核裂变的应用核电站核心设施：核反响堆浓缩铀制成的铀棒减速剂：石墨、重水或普通水，用于减小中子的速度控制棒：镉，用于吸收中子，控制核反响的快慢。原子弹：不可控的核反响原子弹爆炸时的蘑菇云“小男孩”〔前〕和“胖子”三、轻核聚变某些轻核结合成质量较大的核的核反响过程，同时放出大量的核能。例：1、轻核聚变的条件：核子要距离十分近加热高温热核反响几百万度高温计算说明，这个核反响释放的能量是17.6MeV。这个量值虽然比一个铀核裂变产生的能量〔201MeV〕少，但平均每个核子产生的能量=3.52MeV却是铀裂变〔=0.852MeV〕的约4倍。条件、应用使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，到达10-15m的距离。为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有极大的动能。一般的方法是把它们加热到很高的温度。通常需要几百万度以上的高温。例如：氢弹是利用核聚变原理制造的大规模杀伤性武器为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引子”。所以，原子弹可以作为氢弹的“雷管”。氢弹世界第一颗氢弹——麦克“麦克”爆炸成功我国第一颗氢弹爆炸生成的蘑菇云四、热核反响1.学生阅读解决——(1)什么是热核反响(2)太阳的能源来自热核反响(3)什么是可控热核反响(4)氘核,氚核的来源2、热核反响的优点：〔1〕热核反响释放的能量比裂变大得多。〔2〕反响后的废物较易处理。〔3〕原料易得。例题1.两个中子和两个质子可以结合成一个氦核,中子的质量是1.008665u,质子的质量是1.007276u,氦核的质量是4.0026u,求此核反响的质量亏损和结合能,(1u=1.66×10-27千克,c=3×108米／秒)解：△m＝0.029282u

△E＝△mc2=931.5×0.029282=27.3MeV或△E＝△mc2

＝0.029282×1.66×10-27×(3×108)2

＝4.37×10－12J＝27.3MeV例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u

核的质量为3.0150u。求：（1）写出两个氘核聚变成的核反应方程式（2）计算上述核反应中释放的核能。23He23He【分析】算出核反响中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反响释放的核能。解答：〔1〕〔2〕由题给条件可求得质量亏损为：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV1994年全国2.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，铀核的质量为3.853131×10-25kg，钍核质量为3.786567×10-25kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，在这个衰变过程中释放出来的能量等于J〔保存两位二位数字〕8.7×10-133.中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u，中子和质子结合为氘核时释放的能量为J。〔1989年全国〕3.7×10-132000年高考试题4.裂变反应是目前利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为

反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）。已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是

________________MeV。235.04391.008793.9154138.9178235U92

92038540

235U+1n→

94

Sr+139Xe+31

n235U92解：Δm=0.1933u

ΔE=931.5×0.1933=1.8×102MeV1.8×1022002年广东高考5.如下一系列核反响是在恒星内部发生的，其中p为质子，α为α粒子，e+为正电子，ν为一种中微子。质子的质量为mp=1.672648×10-27kg，α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg，正电子的质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计。真空中的光速c=3×108m/s。试计算该系列核反响完成后释放的能量。