第4节裂变聚变 1

1、六七八 裂变和聚变 粒子和宇宙,物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变,一.核裂变,1.核裂变,2、铀核的裂变,（1）发现 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。,（2）裂变产物,多种多样,+,+,+,+,+,+,请计算铀裂变时释放的能量,已知铀核裂变的反应：,+,+,+,求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量,1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量,用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应,3、链式反应,由裂变重核裂变

2、产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应,使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。,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。,原子弹,“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑,在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡,“原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威

3、，只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我是世界的毁灭者”,原子弹,美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ,原子弹,原子弹,在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画：在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒。,广岛红十字医院里，一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席上。他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。四天后他死了。,倒塌的钢架结构

4、建筑物,原子弹,中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图,二、核电站,1、核反应堆用人工控制链式反应的装置,2、核反应堆的构造原理,3、核电站利用核能发电的电站,链式反应的应用核电站慢中子反应堆,核反应堆,核电站秦山核电站,核发电量占总发电比例最多的10个国家是： 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1/4,二、核电的安全性,核反应堆的防护措施： 第一道屏障耐高温腐蚀的陶瓷体燃料芯块 可以把98%以上的裂变产物滞留在芯块内。

5、第二道屏障燃料元件包壳 由优质的锆合金制成，具有良好的密封性。 第三道屏障压力壳 将燃料棒和一回路的水完全罩住，防止燃料元件包壳少量射线泄漏。 第四道屏障安全壳 由1m多厚的钢筋混凝土制成，整个核反应堆都装在安全壳中。,核电站放射性气态废物和液态废物的处理： 采取贮存衰变等方法进行稀释，再排放到指定的区域。 核电站固体废物的处理： 先在核电站内专用的废物库暂存，然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的放置场永久贮存，一般要存放几百年。,用过的燃料（乏燃料）的处理： 一、在最终处置前进行处理，把其中剩余的铀资源提取出来，再用做核电站的燃料。 二、与核电站的放射性固体废物一样直接送到

6、处置场。,核电还是比较安全的！,氚 核,氘核,中子,氦-4,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，这种核反应叫做聚变。,三、核聚变,轻核的聚变:,根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:,氘核的质量：mD2.014102u 氚核的质量：mT3.016050u,氦核的质量：m4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u,2、发生聚变的条件:,使原子核间的距离达到10-15m,3、实现的方法有:,1）用加速器加速原子核；,）把原子核加热到很高的温度；,108109K,聚变反应又叫热核反应,）把原子核加热到很高的温度；,核聚变的利用氢弹,三

7、种炸药：,普通炸药,235,氘、氚,爆炸,裂变,聚变,氢弹爆炸形成的磨姑云,热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。,二、受控热核反应核聚变的利用,可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.,能用于热核反应的原料极其丰富，裂变的原料比较稀缺； 反应物质量相同的情况下聚变放出的能量比裂变多； 热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比。,现在的技术还不能控制热核反应。,问题有：,、如何约束聚变所需的燃料；,磁场约束,、地球上没有任何容器能够经受如此高的温度；,惯性约束,现在的技术还不能控制热核反应。,问题有：,、地球上没有任何窗口能够经受如此高的温度；,、如何约束聚变所需