鲁科版选修35核聚变、核能的利用与环境保护 课件（34张）.pptxVIP

第4章 核能 4 3核聚变4 4核能的利用与环境保护 目标定位1 了解聚变反应的特点及其条件 2 了解可控热核反应及其研究和发展 3 了解核电站的构造和基本原理 了解核武器的种类 4 了解核能利用的优势 危害及其防护措施 预习导学梳理 识记 点拨 一 轻核聚变1 定义采用轻核聚合成引起结合能变化的方式获得核能的核反应 称为轻核聚变 2 核反应举例 3 能量变化轻核聚变后 平均结合能 反应中会能量 较重核 增加 释放 二 可控热核聚变反应1 热核聚变反应的条件必须使原子核的距离达到m以下 使核具有足够的 轻核才能够发生聚变 2 约束聚变材料的方法 10 15 动能 引力约束 磁约束 惯性约束 三 核能的利用与环境保护1 核电站是将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂 它的核心设施是 2 核武器原子弹和是众所周知的两种核武器 1 原子弹 是一种没有减速剂 不加控制的爆炸性反应装置 2 氢弹 是一种靠 不需人工控制而实现的反应装置 核反应堆 氢弹 链式 惯性约束 聚变 3 核能的优势与危害 1 优势 核能发电比燃煤发电的成本低 核电站对环境污染比燃煤发电小得多 2 危害 核废料具有高放射性 课堂讲义理解 深化 探究 一 核聚变及核能的计算1 聚变发生的条件 要使轻核聚变 必须使轻核接近到核力发生作用的距离10 15m内 这要克服电荷间强大的斥力作用 要求使轻核具有足够大的动能 要使原子核具有足够大的动能 就要给它们加热 使物质达到几百万开尔文的高温 2 轻核聚变是放能反应 从平均结合能的图线看 轻核聚变后平均结合能增加 因此聚变反应是放能反应 4 重核裂变与轻核聚变的区别 例1以下说法正确的是 a 聚变是裂变的逆反应b 如果裂变释放能量 则聚变反应必定吸收能量c 聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温 显然是吸收能量d 裂变与聚变均可释放巨大的能量 解析从形式上看 裂变与聚变似乎是互为逆反应 但其实不然 因为二者的反应物和生成物完全不同 裂变是重核分裂成中等质量核 而聚变则是轻核聚合成为较重核 无直接关联 并非互为逆反应 a项错 既然裂变与聚变不是互为逆反应 则在能量流向上也不必相反 b项错 要实现聚变反应 必须使参加反应的轻核充分接近 需要数百万开尔文的高温提供能量 但聚变反应一旦实现 所释放的能量远大于所吸收的能量 因此 总的来说 聚变反应还是释放能量 故c项错 d项对 答案d 例2一个质子和两个中子聚变为一个氚核 已知质子质量mh 1 0073u 中子质量mn 1 0087u 氚核质量mt 3 0180u 求 1 写出聚变方程 答案见解析 2 释放出的核能是多大 解析质量亏损 m mh 2mn mt 1 0073 2 1 0087 3 0180 u 0 0067u 释放的核能 e 0 0067 931 5mev 6 24mev 答案见解析 3 平均每个核子释放的能量是多大 答案见解析 借题发挥轻核聚变释放核能的计算方法 1 根据质量亏损计算根据爱因斯坦质能方程 用核子结合成原子核时质量亏损 m 的千克数乘以真空中的光速 c 3 108m s 的平方 即 e mc2 2 根据1原子质量单位 u 相当于931 5mev能量 用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931 5mev 即 e m的数值 931 5mev 注意 式 中 m的单位为kg e的单位是j 式 中 m的单位是u e的单位是mev 1 这个核反应称为 2 要发生这样的核反应 需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文 式中17 6mev是核反应中 选填 放出 或 吸收 的能量 核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量 选填 增加 或 减少 了 kg 保留一位有效数字 答案 1 聚变 2 放出减少3 10 29 解析a选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核 是聚变反应 故a选项正确 b选项的核反应是铀核捕获中子裂变为两个 或更多 中等质量的核 并放出几个中子 是裂变反应 故b选项正确 在c选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了 粒子 是 衰变 c选项是正确的 而d选项应是 衰变 不正确 故答案为d 答案d 借题发挥主要核反应类型有 1 衰变 衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出 或 粒子 2 人工转变 人工转变常用 粒子 也可用质子 中子等 轰击原子核 该核捕获 粒子后产生新原子核 并放出一个或几个粒子 3 核裂变 核裂变时铀核捕获中子裂变为两个 或多个 中等质量的核 并放出几个中子 4 核聚变 轻核聚合成中等质量的核反应 解析选项a d为原子核的人工转变 选项b为轻核聚变 选项c为原子核的 衰变 故选项b d正确 答案bd 对点练习巩固 应用 反馈 解析核聚变反应中产生新的原子核 同时由于发生了质量亏损 会有核能的释放 这是人类利用核能的途径之一 目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电 答案b 根据表中提供的数据 可以求得第2个核反应的质量亏损大 根据爱因斯坦质能方程必然有q1 q2 b a 是裂变 是 衰变 是聚变b 是聚变 是裂变 是 衰变c 是 衰变 是裂变 是聚变d 是 衰变 是聚变 是裂变 解析原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核 叫做衰变 为 衰变 原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核 叫做重核裂变 为裂变 原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核 叫做轻核聚变 为聚变 故正确答案为c 答案c 2 此反应过程中释