人教版选修35 19.7核聚变 课件（42张).ppt

1967年6月17日 我国第一颗氢弹爆炸成功 从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功 我国仅用了两年零八个月 前苏联用了四年 美国用了7年 氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的 小资料 假设 在学校报告厅有1200个学生 其中一位学生开始小声说话 如果每位说话的学生在每秒内能令其它3位学生也跟着谈话 最少要多少时间才可令所有学生跟着谈话 秒数谈话学生的人数0111 1 3 424 3 3 3 4 3 5 3 6 3 需时时间 6s怎样做才能够阻止情况失控 4 16 16 16 64 第十九章原子核 第一节原子核的组成 1 知识与技能 了解聚变反应的特点及其条件 了解可控热核反应及其研究和发展 知道轻核的聚变能够释放出很多的能量 如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景 2 过程与方法 通过让学生自己阅读课本 培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力 3 情感态度与价值观 通过学习 使学生进一步认识导科学技术的重要性 更加热爱科学 勇于献身科学 认识核能的和平利用能为人类造福 但若用于战争目的将给人类带来灾难 希望同学们努力学习 为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力 重点聚变核反应的特点 聚变反应的条件 难点核聚变的原理 二 受控热核反应 一 核聚变 一 核聚变 1 核聚变两个氢核结合成质量较大的核 这样的反应叫做聚变 核聚变能释放出大量的能量 例如 一个氚核与一个氚核结合成一个氦核时释放的能量是17 6mev的能量 平均每个和爱放出的能量在3mev以上 比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3 4倍 氫 3核 氫 2核 中子 氦 4 能量 核聚變 核聚变示意图 因为原子核带正电荷 它们之间相互排斥 要使聚变发生 两个氢核必须以极快的速度靠近 太阳的巨大能量就是核聚变产生的 几市亿年来 太阳没秒辐射出的能量约为3 8 1026j相当于一千亿吨煤燃烧所释放出的能量 其中20亿分之一左右的能量被地球吸收 如下图所示 太阳 核聚变反应 d t n 4hed t p 3he 聚变需要亿度高温 二 受控热核反应 目前 人们还不能控制核聚变的速度 但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应 以使核聚变造福于人类 我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平 那么聚变与裂变相比有哪些优点呢 3he d 4he t u li 聚变 裂变 聚变能 裂变能 原子质量 平均结合能 聚变与裂变相比有很多的优点 第一 氢核聚变产能效率高 第二 地球上聚变燃料的储量丰富可以用锂来代替氢以满足聚变的需要 第三 氢核聚变更为安全 清洁 实现聚变的三种途径 实现核聚变的难点是 地球上没有任何容器能够经受如此高的温度 为了解决这个难题 科学家设想了两个方案 即磁约束和惯性约束 磁约束带电粒子运动时在均匀磁场中会由于洛伦兹力的作用而不飞而散 因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质 这就是磁约束 环流器是目前性能最好的一种磁约束装置 环流器的结构 可以利用聚变物质的惯性来进行约束 由于聚变反应的时间非常短 聚变物质由于自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应 在惯性约束下就可以用激光从各方面照射参加反应的物质 是他们 挤 在一起就发生反应 磁约束聚变研究进展示意图 中国环流器新一号装置 我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况 east全超导托卡马克实验装置以探索无限而清洁的核聚变能源为目标 这个装置也被通称为 人造太阳 能够像太阳一样给人类提供无限清洁的能源 目前 由中科院等离子体物理研究所设计制造的east全超导非圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕 进入抽真空降温试验阶段 我国的科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变 人造太阳 实验装置 模拟太阳产生能量 人造太阳示意图 动画 核裂变 1 聚变两个氢核结合成质量较大的核 这样的反应叫做聚变 注意 聚变需要亿度高温聚变与裂变相比有很多的优点 第一 氢核聚变产能效率高 第二 地球上聚变燃料的储量丰富可以用锂来代替氢以满足聚变的需要 第三 氢核聚变更为安全 清洁 1 09年全国卷 16 氮氖激光器能产生三种波长的激光 其中两种波长分别为 1 0 6328 m 2 3 39 m 己知波长为 1的激光是氖原子在能级间隔为 e1 1 96ev两个能级之间跃迁产生的 用 e2表示产生波长为 2的激光所对应的跃迁的能级间隔 则 e2的近似值为 10 50ev 0 98ev 0 53ev 0 36ev d 3 09年北京卷 下列现象中 与原子核内部变化有关的是 a 粒子散射现象b 天然放射现象c 光电效应现象d 原子发光现象 b 解析 粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核 并没有涉及到核内部的变化 故a项错误 天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出 粒子或电子 从而发生 衰变或 衰变 故b项正确 光电效应是原子核外层电子获得光子能量脱离原子核的束缚而逸出 没有涉及到原子核的变化 故c项错误 原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化 故d项错误 1 下列哪种元素可以用于核裂变 a 铀235b 铀238c 氢d 氦 a 2 根据爱因斯坦的质能公式e mc2 如果把1kg的某元素转化成能量 有多少能量会转化出来 a 3 108jb 3 1016jc 6 1016jd 9 1016j d 3 在核 中铀原子核分裂成较小的原子核 释放出大量的能量 要维持 反应 铀的质量必定要超过 质量 在核聚 中 氢原子核结合成 原子核 链式 裂变 临界 氦 聚变 4 人类探测月球发现 在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦 它可以作为未来核聚变的重要原料之一 氦的该种同位素应表示为 a 43heb 32hec 42hed 32he b 5 太阳辐射能量主要来自太阳内部的 a 化学反应b 放射性衰变c 裂变反应d 热核反应 d 1 答 两个氢核结合成质量较大的核 这样的核反应叫做核聚变 从结合能图看 聚变后结合能增加 因此反应重要示范能量 2 答 核反应方程式略从结合能曲线看 反应后比结合能增加 反应重要释放能量 说明反应式左边的原子核具有较多的能量 3 解 太阳每秒释放的能量为4 1026j 太阳每秒释放的只质量为4 44 109kg 4 解 三个 粒子结合成一个126c核的质量亏损为0 0078u放出的能量为7 26mev 5 答 必要性 由于地球上石化燃料和裂变材料的储能有限 开发核聚变非常重要 并且是一项十分紧迫的任务 各国科学家都在加紧研究 希望尽快在地球上制造出人类自己的 太阳 环节甚至消除能源危机