高中物理第十九章原子核第7节核聚变学案新人教版选修3-5

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1、7核聚变KECHENGMUBIAOYINHANG^课程目际•1.知道核聚变和聚变反应的条件.特点。2.能写出核聚变反应方程并会计算核聚变反应释放的能虽。3.了解可控热核反应。情冨思去・导入QINGJINGSIKAODAORU°“大海航行靠舵手，万物生长靠太阳。”你知道太阳靠什么为地球上的万物提供能量吗？太阳内部发生着什么样的核反应呢？提示：太阳内部发生的是核聚变反应。太阳辐射的能量是核聚变反应中释放的核能。垦础知识°痂里SHULI1.核聚变(1)两个核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做。(2)轻核聚变

2、后，比结合能,反应中会能量。(3)—个宛核与一个氟核结合生成一个氨核时，释放出17.6MeV的能量，核反应方程是爼+伯-*"；He+o(4)要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到以内，核力才能起作用。(5)轻核聚变需在几百万开尔文的高温下才能进行，因此，轻核聚变又叫反应。(6)氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹，再由爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。(7)热核反应在宇宙屮时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的。2.受控热核反应⑴聚变与裂变相比有很多优点，第一，。第二，o第三，。(2)为了实现核聚变，科学家设

3、想了两种方案，即—约束和约束，是目前性能最好的一种磁约束装置。答案:1.⑴轻核聚变⑵增加释放(3)b(4)10~15m(5)热核(6)原子弹(7)热核反应堆2.（1）轻核聚变产能效率高地球上聚变燃料的储暈丰富轻核聚变安全、清洁（2）重占难占•t'>IIIIa突破磁惯性环流器反应方式项轻核聚变原理轻核聚变后比结合能增加典型反应

4、H+?H->in+JHe+17.60MeV反应条件轻核间距接近10一】5核力发生作川距离之内实际应用氢弹可控热核反应（研制阶段）ZHONGDIANNANDIANTUPO^一、对轻核

5、聚变的理解二、重核裂变和轻核聚变的比较反应方式比较项目重核裂变轻核聚变原理放能多少废料处理重核分裂成两个或多个中等质轼的原子核放出核能两个轻核结合成质戢较大的原子核放出核能聚变反应比裂变反应平均毎个核子放出的能量大约要大3〜4倍聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多原料储量核裂变燃料铀在地球上储量有限,尤其用于核裂变的235U在铀矿石中只占0.7%主要原料是笊，笊在地球上的储戢非常丰富。1L海水中大约有0.03g氣，如果用来进行热核反应放出的能戢约与燃烧300L汽油相当反应控制速度比较容易进行人T.控

6、制•现在的核电站都是用裂变反应释放核能受控核聚变的科学可行性已得到验证•口前正在突破关键技术•最终将建成商用核聚变电站三、热核反应的控制方法1.磁约束:利用强磁场来约束参加反应的物质。目前性能最好的磁约束装置是环流器（又称托卡马克）。2002年12月“中国环流器二号”开始运行。2•惯性约束：利用强激光的惯性压力约束参加反应的物质。»DIANXINGLITlIJNGWU领悟类型一对轻核聚变反应的理解【例题II下列关于聚变的说法屮，正确的是（）oA.要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B.轻核聚变需要几百万摄

7、氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应点拨：要理解发生聚变的条件：①发生聚变反应的范闱在10~15mZ内；②由于库仑斥力的作用，要使原子核靠得这么近，原子核必须有较大的动能。解析：轻核聚变吋，要使轻核之间距离达到10-,5m,所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在儿百万摄氏度的高温下才有这样的能量，这样高的温度通

8、常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，D正确。答案：ABCD题后反思：轻核的聚变和重核的裂变一样都是放能核反应，但是它们反应需要的条件是不一样的。要注意体会这两种核反应的区别。类型二核聚变反应的能量问题【例题2】一个质子和两个中子聚变为一个氛核，已知质子质量mn=1.0073u,中子质量mt,=l.0087u,氛核质量m=3.0180uo(1)写出聚变方程。(2)求释放岀的核能是多大？(3)求平均每个核子释放的能量是多大？点拨：利用质能方程求解。解析：⑴聚变方程为:H

9、+2；n-*：；Ho(2)质量亏损Am=mi1+2mt-m=(1.0073+2X1.0087-3.0180)u=0.0067u,释放的核能为△£=().0067X931.5MeV^6.24MeV。(3)平均每个核子放出的能量为6.24—MeV=2.08MeVo答案:(l)；H+2jn->iH(2)6.24MeV(3)2.08MeV题后反思：核反应方程要根据电荷数守恒和质量数守恒求解，核能的计算关键是求岀核反应中的质量亏损，然后根据爱因斯坦质