第23节重核的裂变.ppt

,第2节、核裂变,第3节、核聚变,学习目标：1、什么叫做核裂变？2、什么叫做链式反应、什么叫做临界体积?3、核反应堆中的慢化剂、镉棒有什么作用?4、什么叫做核聚变？发生核聚变需要什么条件？如何实现此条件？2、聚变与裂变相比有什么优点3、如何实现可控的核聚变,核反应,电子,原子核,在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应,物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变,一、重核的裂变,聚变,裂变,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。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：,铀核的裂变,+,+,+,裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：,释放出的能量为,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,链式反应,点击观看动画,由裂变重核裂变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,链式反应,使裂变物资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。,裂变的链式反应条件：,1、要有足够的浓缩铀235,2、要有足够多的慢中子,3、铀块体积大于临界体积,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，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,核防护,（）核爆炸瞬时效应防护。,对核袭击的防护大致可分为两大类。,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。,（）放射性沾染防护。,避开在沾染区或高照射量率的地区行动,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,及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染,进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留,链式反应的应用核电站慢中子反应堆,二、核电站,1、核燃料：浓缩铀235制成的铀棒,2、中子慢化剂：石墨、重水或普通水,3、控制棒：吸附中子强的隔棒，通过调节插入深度，控制中子数量。以控制反应速度。,4、保护层：很厚的水泥层，防止辐射,5、热交换器：靠水或液态金属钠循环把热量传输出去。,优点：消耗燃料少，对环境污染比火电站小。,结构介绍：,所有核电站都是利用裂变,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。,轻核的聚变:,一、轻核的聚变（热核反应）,聚变,发生聚变的条件:,使原子核间的距离达到10-15m,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,聚变,一、核聚变,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,核聚变的利用氢弹,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、可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.,1、效率高,2、聚变燃料储量丰富,3、更安全、清洁。,现在的技术还不能控制热核反应。,问题有：,、热核反应的的点火温度很高；,、如何约束聚变所需的燃料；,磁场约束,问题有：,、热核反应的的点火温度很高；,、如何约束聚变所需的燃料；,惯性约束,、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；,现在的技术还不能控制热核反应。,小结：,一、裂变、链式反应,二、核电站,三、聚变,四、可控核聚变的应用,