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《重核裂变与轻核聚变》参考课件

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课件2：5.4核裂变与核聚变

课件2：5.4核裂变与核聚变

科学家设想的解决方案是磁约束和惯性约束
解析：A．
3 1
H
+
2 1
H
4 2
He
1 0
n
是核聚变反应，故A错误；
B．235 92
U+
1 0
n
144 56
Ba
89 36
Kr
3
1 0
n
是核裂变反应，反应过程中有质量亏损，
则该反应放出能量，故B错误；
C．由于裂变容易控制且发生的条件比聚变更低，则目前的核电站是利
原子弹
典例精析
例1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是பைடு நூலகம் BC )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分 B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量 C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分 D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235
92 U
和
④水泥防护层： 屏蔽射线，防止放射性污染。
2.核电站优点： ①消耗的核燃料少 ②污染小
核裂变与核聚变
裂变
聚变
课堂探究 三 核聚变
2013年1月5日中科院合肥物质研究院宣布， “人造太阳”实验装置辅助加热工程的中性束 注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长 脉冲氢中性束引出。 2020年7月28日，国际热核聚变实验堆（ITER） 计划重大工程安装启动仪式在法国该组织总部 举行。 2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳” 装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在 成都建成并实现首次放电。
4．核聚变与核裂变相比有很多优点 (1)轻核聚变产能效率高； (2)地球上核聚变燃料的储量丰富； (3)轻核聚变更为安全、清洁。

5重核的裂变和轻核的聚变

5重核的裂变和轻核的聚变

核聚变条件

聚变条件：原子核必须接近到原子核大小的尺 寸范围，即10-15 m！（要使原子核接近到这种程度，必须 使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力）。 实现的方法：

1．用加速器加速原子核
人工核反应：利用加速器将氘加速到所需的能量（约72KeV)， 轰击含氚的靶。这种方法引起聚变的几率极低（约百万分 之一）。
3 1 4 2 1 0
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E mc 0.01884 931.5MeV E 17.59MeV
“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，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% ．
解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
核能----解决能源危机的根本途径
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. 普通炸药 铀235 外壳 氘、氚、重 氢化钾等 引爆装置 小 型 原 子 弹

重核的裂变 课件

重核的裂变 课件

(2)对铀235裂变的解释： ①核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态 的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状． ②核子分裂：核子间的距离增大， 因而核力迅速减弱，使得核由于 质子间的斥力作用而不能恢复原 状，这样就分裂成几块，同时放 出2～3个中子，这些中子又引起 其他铀核裂变，这样，裂变就会 不断地进行下去，释放出越来越 多的核能，这就叫链式反应，如 右图所示： ③重核裂变有质量亏损，所以放出能量． 注：铀235裂变需要一定的条件：①要有足够浓度的铀235； ②要有足够数量的慢中子；③铀块的体积要大于临界体积．
注：铀核裂变的产物多种多样，其中较典型的产物是钡
和氪，其核反应方程是 29325U＋01n→14546Ba＋8396Kr＋310n.
3．临界体积：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． 4．铀核的裂变和链式反应 (1)发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉曼利
用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能和利用迈进 了第一步．
重核的裂变
1．裂变
核物理学中把重核分裂成质量较小的核，________核能的反 应．用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物 ________．一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个
________．核反应方程：23952U＋10n →________.
2．链式反应
一般来说，铀核裂变时总要释放2～3个中子，当一个 ________引起一个铀核裂变后，裂变中放出的________再引起其 他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的 ________．临界体积：链式反应能否进行的一个重要因素就是铀 块的体积．通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫临界 体积．

物理 重核的裂变和轻核的聚变PPT课件

物理 重核的裂变和轻核的聚变PPT课件

体危害
26
核能----解决能源危机的根本途径
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%
世界核能发电占全部电量1/4
韩国 36.4%
27
核电站－－－－秦山核电站
（１）核爆炸瞬时效应防护。
利用工事进行掩蔽
在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背 向爆心卧倒，可减轻伤害。
（２）放射性沾染防护。
避开在沾染区或高照射量率的地区行动
及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染
人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽 量缩短时间
进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少
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，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．”
16
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% ．
1
2.(双选)由下图可得出结论( )
A.质子和中子的质量之和大于氘核的质量 B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量 C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量 D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量 解析:选 AC.氘核吸收了 γ 光子后,能量增加分裂成了一个中子和一 个质子,故 C 项对,D 项错;根据能量守恒和爱因斯坦的质能方程可知, 能量增加对应的质量也增加,故质子和中子的质量之和大于氘核的 质量,A 项对 B 项错.

重核裂变与轻核聚变ppt课件

重核裂变与轻核聚变ppt课件

.6MeV
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

m u
390.3139 1027 kg
mmBKar
234.0016 1027 kg 152.6047 1027 kg
重核裂变和轻核聚变
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
U 235
92
10
n
138 56
Ba

95 36
Kr
(
310 n
)
2 1
H
12
H
10
n(
3 2
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
14 6
C
01
e

(
14 7
N
)
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Δm
5、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。 核反应前物质的核子数和反应后的核子数 有什么关系？ 相等
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

核裂变与核聚变(共17张PPT)

核裂变与核聚变(共17张PPT)
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
U 235
92
10
n
138 56
Ba
95 36
Kr
(
310 n
)
2 1
H
12
H
10
n(
3 2
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
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.
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
1、轻核聚变的条件：
核子要距 离十分近
加热 高温
几百万度 高温
热核反应
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。
4、质能方程： ΔE＝Δmc2
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 质量比反应后的核子平均质量较大。
1938年，德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼发现用
原子弹： 不可控的核反应
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应过 程，同时放出大量的核能。
例：
3 1
H

核聚变精ppt精选课件

核聚变精ppt精选课件
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
.
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
.
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； ３、反应装置中的气体密度 要很低 ，相当于常温常压下 气体密度的几万分之一；
惯性约束
.
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
.
恒星
19.8、粒子和宇宙
.
1．“基本”粒子 “不” 基本
• 1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。 继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组 成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随 着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子 呢？
.
课堂练习
• 1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d 夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克 带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
.
3．夸克模型
• 1964年提出夸克模型，认为强 子由更基本的成分组成，这种 成分叫做夸克（quark）。夸 克模型经过几十年的发展，已 被多数物理学家接受。
盖 尔 曼
.
• （1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。 • （2）夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍
• 科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能 以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克 的“禁闭”。
.
1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在
.
2．发现新粒子
20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发 现了一些新的粒子。

《重核裂变与轻核聚变》参考课件

《重核裂变与轻核聚变》参考课件

要点二
轻核聚变
由于聚变能发电的原理不同于裂变能发电，其安全性相对 较高。然而，随着技术的进步和商业化应用的推进，聚变 能发电的安全标准和监管要求也将不断提高。
THANKS.
核武器制造
核武器制造
利用重核裂变或轻核聚变产生的高能 中子或高能粒子，通过一系列复杂的 物理和化学反应，制造出具有强大杀 伤力的核武器。
核武器制造的挑战
核武器制造涉及高度机密和高度危险 的技术，需要严格控制和监管，防止 核武器扩散和滥用。
核医学应用
核医学应用
利用放射性同位素产生的 射线，进行医学诊断和治 疗。
轻核聚变
尽管聚变能发电的商业化还需时日，但随着研究的深入和技术的成熟，其发电成本有望 逐渐接近甚至低于裂变能发电。此外，聚变能发电的零排放特性将有助于减少环境成本
。
安全性发展趋势
要点一
重核裂变
未来重核裂变技术的发展将更加注重提高反应堆的安全性 和可靠性。新型反应堆设计将采用更先进的安全系统和技 术，降低事故风险并加强应急响应能力。
核医学应用的优势
核医学应用具有无创、无 痛、无副作用的特点，能 够为医学诊断和治疗提供 重要的技术支持。
核医学应用的挑战
核医学应用需要严格控制 放射性物质的剂量和使用 范围，防止对病人和医务 人员造成伤害。
重核裂变与轻核聚
05
变的挑战与前景

技术挑战与解决方案
技术挑战
重核裂变和轻核聚变技术目前仍处于研究和开发阶段，面临着许多技术挑战，如实现高效能量转换、控制反应过 程、处理核废料等。
解决方案
为了确保安全性，需要采取一系列措施，如 加强监管、提高设备可靠性和应急响应能力 等。同时，科学家们也在研究新的反应堆设 计和控制技术，以降低安全风险。

第裂变和聚变课件ppt

第裂变和聚变课件ppt
核医学在肿瘤诊断和治疗方面具有独特的优势 ，已成为现代医学的重要分支。
核武器
核武器是利用核反应产生大规模杀伤和破坏作用的 武器。
核武器具有巨大的杀伤力和破坏力，可造成人员和 物质的严重伤亡和损失。
核武器已成为国际政治和安全领域的重要议题， 国际社会普遍呼吁禁止和销毁核武器，维护世界
和平与安全。
04
02
核能发电具有高能量密度、低运行成本、不依赖化石燃料等优势，已成为现代 能源体系的重要组成部分。
03
全球已有数百个核反应堆在运行，为数十个国家和地区提供电力，减少了对化 石燃料的依赖，有助于环境保护和可持续发展。
核医学
核医学是利用核技术诊断和治疗疾病的医学领 域。
通过放射性同位素标记药物，可以用于追踪病 变、诊断疾病，以及治疗癌症等疾病。
供支持。
加强能源安全
发展多种能源来源，降低对化 石燃料的依赖，提高能源安全
性。THANKS源自险增加。放射性废料的处理
高放射性废料处理
高放射性废料具有极高的辐射能量和毒性，处理不当可 能对环境和人类健康造成严重影响。
低放射性废料处理
低放射性废料虽然辐射强度较低，但如果处理不当，仍 可能对环境和人类健康造成一定影响。
放射性废料储存和管理
为确保放射性废料的安全储存和管理，需采取严格的安 全措施和监管制度。
地球的演化
裂变和聚变在地球的演化过程中也发挥了重要作用。例如，地球的形成早期，大量的陨石 和小行星撞击地球，带来了大量的重元素，这些重元素通过裂变和聚变等过程为地球提供 了能量和物质支持。
02
裂变和聚变的物理机制
裂变的物理机制
核裂变是重核分裂成两个或多个较轻的原子核的过程 ，这个过程需要消耗一定的能量。

重核裂变与轻核聚变ppt课件

重核裂变与轻核聚变ppt课件

谢谢您的聆听
THANKS
环境污染与气候变化
传统能源的大量使用导致严重的环境 污染和气候变化问题，迫切需要寻找 清洁、高效的能源解决方案。
重核裂变在能源领域的应用
核裂变反应堆
利用重核裂变反应产生大量热能， 通过热交换器将热能转化为电能，
实现核能发电。
核燃料循环
包括铀矿开采、铀浓缩、燃料元件 制造、反应堆运行和乏燃料处理等 环节，构成完整的核燃料循环体系。
轻核聚变研究
系统研究了轻核聚变的反应条件、 反应过程以及能量输出等，揭示 了轻核聚变在能源领域的巨大潜 力，为可控核聚变技术的发展奠 定了基础。
裂变与聚变比较
对比分析了重核裂变和轻核聚变 的优缺点，探讨了二者在能源利 用、环境保护等方面的差异，为 核能技术的选择提供了参考。
未来展望
深入研究重核裂变与轻核聚变的反应机制
放射性药物研发
重核裂变产生的放射性同 位素可用于研发放射性药 物，这些药物可用于治疗 癌症等疾病。
辐射防护和治疗
重核裂变产生的辐射可用 于辐射防护和治疗，如利 用辐射杀死癌细胞等。
轻核聚变在医学领域的应用
中子源
01
轻核聚变产生的中子可用作中子源，用于中子俘获治疗、中子
活化分析等医学应用。
放射性同位素生产
轻核聚变应用
未来能源解决方案之一。通过模拟太阳内部的聚变反应，实现清洁能源的生产和利 用。如热核聚变反应堆等。
04
重核裂变与轻核聚变在能源领域的应用
能源领域现状
能源需求持续增长
随着全球人口增长和经济发展，能源 需求不断攀升，对传统能源和可再生 能源的需求均呈现上升趋势。
能源转型与技术创新
全球范围内正在经历能源转型，发展 可再生能源和低碳技术，以应对能源 和环境挑战。

《重核裂变与轻核聚变》参考课件..27页PPT

《重核裂变与轻核聚变》参考课件..27页PPT
谢谢！
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
《重核裂变与轻核聚变》参考课件.. 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。—切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基

《重核裂变与轻核聚变》参考课件

《重核裂变与轻核聚变》参考课件

核的质量为3.0150u。求：
3 He 2
（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。
【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 1
H H He n
2 1 3 2 1 0
（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=3.26MeV
例：
3 1
H H He n 17.6MeV
2 1 4 2 1 0
1、轻核聚变的条件： 核子要距 离十分近
加热 高温
几百万 度高温 热核反应
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
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（ 23
4p
2 e +2 +

ΔE= mc2 =(4m p– m - 2me )c 2 代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
4.裂变反应是目前利用中常用的反应，以原子核
2000年高考试题
235 92
U
为燃料的反应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
92 235.0439 1.0087 93.9154 138.9178 反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量（以
94 Sr + 139Xe+ 3 1 n + 01 n→ 38 54 0
原子质量单位u为单位）。已知1u 的质量对应的能量为
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核的质量为3.0150u。求：
3 He 2
（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。
【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 1
H H He n
2 1 3 2 1 0
（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=3.26MeV
94 Sr + 139Xe+ 3 1 n + 01 n→ 38 54 0
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 。 1.8 ×102
解：Δm=0.1933u Δ E=931.5×0.1933=1.8 ×102 MeV
重核裂变和轻核聚变
复习:
1、完成下列的核反应方程式：
235 92
U n
1 0
138 56
Ba Kr ( 3 n )
95 36
3 2
4 2
1 0
2 1
H H n ( He )
2 1 1 0
226 88 14 6
Ra
0 1
222 86
Rn ( He )
14 7
C e( N )
（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 的质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克, c=3×108米／秒)
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
235 92
3 n 200.6MeV U + n→ Ba+ Kr + ____
1 0 141 56 92 36
1 0
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
27 m 390.3139 10 kg u 27 mBa 234.0016 10 kg 27 mKr 152.6047 10 kg 27 mn 1.6749 10 kg
计算“质量亏损” ： Δm =(mu + mn)－(mBa + mKr + 3mn)= 0.3578×10－27kg ΔE = ΔmC2 = 201MeV 1kg铀完全裂变，释放的核能为：
(3)重核裂变的应用
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水，用于减 核电站 减速剂：小中子的速度 控制棒：镉，用于 吸收中子，控制 核反应的快慢。 不可控的核反应 原子弹：
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应过 程，同时放出大量的核能。
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 我国第一颗氢弹爆炸生成的蘑菇云 “麦克”爆炸 成功
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：
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Δm 5、质能方程： E ＝m c 2
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
201 = 0.852MeV）的约4倍。 235 1
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：氢弹是利用核聚变原理制造的大规模杀伤 性武器
其中p为质子，α为α粒子，e+ 为正电子，ν为一种中微子。 已知质子的质量为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=3×108 m/s。试计算该 系列核反应完成后释放的能量。
2. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，
已知铀核的质量为3.853131×10-25 kg，钍核质
1994年 全国
量为3.786567×10-25 kg，α粒子的质量为
6.64672×10-27 kg，在这个衰变过程中释放出
-13 8.7 × 10 来的能量等于
J（保留两位二位数字
）
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 3.7×10 -13 J。 （1989年 全国）
4p
2 e +2 +

Байду номын сангаас
ΔE= mc2 =(4m p– m - 2me )c 2 代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
解：
p C N p C p N O p N
12 6 13 7 13 6 14 7 15 8 15 7
将六个方程式相加，得到
13 7 13 6 14 7 15 8 15 7 12 6
N C e N O N e C
m =6.644929×10 -27kg m p =1.672648×10 -27kg me=9.11×10-31kg
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
3 He 2
m E N A E M
'
1000 23 8 6.02 10 2.0110 235
5.15 10 eV 8.24 10 J
32 13
对应常规能源：合2.51×106kg（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：
4.裂变反应是目前利用中常用的反应，以原子核
2000年高考试题
235 92
U
为燃料的反应堆中，当
235 U
235 92
U 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
92 235.0439 1.0087 93.9154 138.9178 反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量（以
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
5.如下一系列核反应是在恒星内部发生的，
13 p 12 C 6 7N 13 13 7 N 6 C e 13 14 p 6 C 7 N 2002年广东高考 14 15 p 7 N 8 O 15 15 8 O 7 N e 12 p 15 N 7 6 C
例：
3 1
H H He n 17.6MeV
2 1 4 2 1 0
1、轻核聚变的条件： 核子要距 离十分近
加热 高温
几百万 度高温 热核反应
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
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（ 23