高中物理 19.7 核聚变课件 新人教版选修3-5.ppt

7核聚变,1.知道聚变的概念，知道太阳能是热核聚变释放的核能；2.知道聚变（热核反应）的条件和优点；3.知道海洋中拥有巨大的聚变资源，知道研究受控热核反应的重大意义。,当今世界，环境问题日趋严重，人们在提高生活品质的同时，也在对能源可持续发展提出了严峻的考验。通过让学生自己阅读课本，让他们知道核聚变反应的特点及聚变反应的条件，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。,一、核聚变,氚核,氘核,中子,氦-4,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。,根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:,氘核的质量：mD=2.014102u氚核的质量：mT=3.016050u氦核的质量：m=4.002603u中子的质量：mn=1.008665u,平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大34倍。,发生聚变的条件:,实现的方法有：,1用加速器加速原子核,108109K,2把原子核加热到很高的温度,聚变反应又叫热核反应,核聚变的利用氢弹,三种炸药,普通炸药,235,氘、氚,爆炸,裂变,聚变,氢弹爆炸形成的蘑菇云,核聚变普遍存在于宇宙中,（2）由题给条件可求得质量亏损为：,m=22.0136u(3.0150+1.0087)u=0.0035u,释放的核能为：,E=mc2=0.0035931.5MeV=3.26MeV,由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得,联立解得：,（2）核反应中释放的核能为,E=mc2=(238.999655-234.99347-4.001509)931.5MeV=4.356MeV,pU=p,核聚变的利用,可控热核反应可以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。2009年6月11日，位于成都的核工业西南物理研究院宣布，该院在受控核聚变实验装置中国环流器二号A装置上首次实现了偏滤器位形下高约束模式运行。这是我国磁约束聚变实验研究史上具有里程碑意义的重大进展，标志着中国磁约束聚变能源开发研究综合实力与水平有了新的提高。,二、受控热核反应,中国环流器二号A装置,1.热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性,（1）轻核聚变产能效率高,（2）地球上聚变燃料的储量丰富,（3）轻聚变更为安全、清洁,（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000亿吨）,（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氘，高速中子，质子与其他物质反应生成的发射性物质，比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）,2.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一,3.实现核聚变的两种方案,带电粒子运动时在均匀磁场中会在洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质。,（1）磁约束,惯性约束聚变激光,环流器的结构,（2）惯性约束,由于聚变反应的时间