《重核裂变与轻核聚变》参考课件.ppt

1、重核裂变和轻核聚变,复习:,1、完成下列的核反应方程式：,2、核反应遵循的基本规律：,质量数和电荷数都守恒,3、核反应的能量来源分析：,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m,5、质能方程： Em c2 E m 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。,核反应前物质的核子数和反应后的核子数有什么关系？,相等,要实现“反应后的质量反应前的质量”，如果我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均质量和反应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

2、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应？c、哪一类核反应的质亏损比较“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 质量的核的反应过程. 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

3、相当小的.,介绍,m =(mu + mn)(mBa + mKr + 3mn)= 0.35781027kg,计算“质量亏损” ：,E = mC2 = 201MeV,1kg铀完全裂变，释放的核能为：,对应常规能源：合2.51106kg（即2510吨）煤炭燃烧,（2）链式反应：,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应不断进行下去称 为链式反应。,链式反应的示意图：,(3)重核裂变的应用,核电站,核心设施：核反应堆 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 核反应的快慢。,原子弹：,不可控的核反应,原子弹爆炸时的蘑菇云,“

4、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应过 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,热核反应,几百万度高温,计算表明，这个核反应释放的能量是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，达到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。 一般的办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

5、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、热核反应,1.学生阅读解决 (1)什么是热核反应 (2)太阳的能源来自热核反应 (3)什么是可控热核反应 (4)氘核,氚核的来源,2、 热核反应的优点：,（1）热核反应释放的能量比裂变大得多。,（2）反应后的废物较易处理。,（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, 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

6、质量亏损和结合能, (1u=1.6610-27千克, c=3108米秒),解：m0.029282u,E mc2=931.5 0.029282= 27.3MeV,或 E mc2 0.029282 1.6610-27 (3108 )2 4.37 1012J27.3MeV,【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能。,解答： （1）,（2）由题给条件可求得质量亏损为：,m=2.01362(3.0150+1.0087)=0.0035u,释放的核能为,E=mc2=931.50.0035=3.26MeV,1994年 全国,2. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀核的

7、质量为3.85313110-25 kg，钍核质量为3.78656710-25 kg，粒子的质量为6.6467210-27 kg，在这个衰变过程中释放出来的能量等于 J（保留两位二位数字）,8.710 -13,3. 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）,3.710 -13,2000年高考试题,解：m=0.1933u, E=931.50.1933=1.8 102 MeV,1.8 102,2002年广东高考,5.如下一系列核反应是在恒星内部发生的，,其中p为质子，为粒子，e+ 为正电子，为一种中微子。已知质子的质量为mp =1.67264810 -27kg， 粒子的质量为m=6.64492910 -27kg，正电子的质量为me=9.1110-31kg，中