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1,核裂变核聚变,核核,核反应,吸收能量释放核,将核合并成核,将中核分解成中质核,将中核分解成中等质量的核,在物理学中,将中核分解成两个较轻的核时,释放核能量的反应称为核裂变。I .裂变,1 .核裂变,(1)1938年底,德国化学家哈恩和斯特拉斯在用中子轰击铀核时发现了核裂变,中核分裂。也就是说,中核分裂成两个中核。,(3)计算铀核裂变时释放的能量,已知铀核裂变的反应:球:核反应释放能量;损耗质量:释放能量:m=(mu Mn)-(MBA mkr 3 Mn)=0.357810-27千克,1千克铀完全裂变,2000t优质煤完全燃烧时释放的能量异常释放,3,3,连锁反应,(1)定义:裂变产生的中子延续裂变反应世代的过程,裂变的连锁反应模拟演示2,连锁反应发生,爆炸,(2)连锁反应条件:铀质量大于临界质量,或铀块的体积大于临界体积。链式反应正常进行的裂变材料的质量称为临界质量。铀-235的临界质量约为1公斤,质量超过1公斤就会爆炸。12,4,原子弹原理,中子发生器。核弹氢弹的结构原理这个发生器是铍,钆发射体。内部是由金箔分隔的小钆团和铍。钋210是在人工核反应器中合成的,总是自发产生大量的粒子。铍,钋发射体炮迹断了,钋会自发地释放阿尔法粒子,这个阿尔法粒子撞击铍,产生很多自由中子,这些中子引发铀235或钚239,是剧烈的连锁裂变,也就是引发核爆炸的发射源的开始。这个发生器是铍,钋发射体:内部是用金箔隔开的小钋块状和铍。钋210是在人工核反应器中合成的,总是自发产生大量的粒子。铍,钋发射体炮迹断了,钋会自发地释放阿尔法粒子,这个阿尔法粒子撞击铍,产生很多自由中子,这些中子引发铀235或钚239,是剧烈的连锁裂变,也就是引发核爆炸的发射源的开始。原子弹充电的重量为6.1公斤,TNT为1万8000吨。考试中发生了数千万度的高温和数百亿的大气压力,30米高的塔融化成气体,在地上形成了巨大的弹坑。连锁反应的应用原子弹爆炸,对美国原子弹轰炸广岛和长崎造成了巨大的损失。投在长崎的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团,爆炸产生的气流,煤烟飙升超过12英里。广岛市80%的建筑物化为灰烬,64000人死亡,72000人受伤,伤亡占整个城市人口的53%。长崎市60%的建筑物被摧毁,伤亡86000人,占整个城市的37%。使用连锁反应的原子弹的应用,yamada siko(广岛原子弹爆炸后发出彩虹般的光辉,原子弹,中国第一颗原子弹,开发蘑菇云,第二,核电站3354低速中子反应堆,核电站,核设施:用原子浓缩铀制成的铀棒,减速剂:)解决能源危机的根本方法原子能。可开发的裂变燃料资源可以使用数千年。核聚变资源可以使用数亿年。通过控制核裂变反应获得核能的核反应堆,使核裂变产生的中子数等于各种过程中消耗的中子数,形成所谓的自尊链反应(self-sustainingchainreaction)。核电站工作流程,能源转换:核能-,内部能源-,机械能-,电力,2,核能利用:核电站很少消耗“燃料”。每年仅消耗30吨浓油的百万千瓦核电站等电力的火力发电厂每年消耗250万吨煤。目前,核电的经济效益与火力发电厂几乎相同。到20世纪末,核发展已经占世界发展总量的30%。如果将反应堆小型化,可以利用原子能作为动力,制造核潜艇、核推进破冰船、核推进航空母舰,在部分动力装置中也可以使用。核反应堆不仅提供强大的核能,还可以使用很多中子制作各种核物理实验的各种反射同位素。占总发电量百分比最多的10个国家:法国75%立陶宛73.1%比利时57.7%保加利亚47.1%斯洛伐克47%瑞典46.8%乌克兰43.8%韩国42.8%匈牙利38.3%亚美尼亚36.4%,世界核能二次壁垒燃料元件包层由优秀的锆合金制成,密封性好。第三屏障压力外壳完全覆盖燃料棒和一回路水,防止燃料元件外壳的少量辐射泄漏。第四个屏障安全壳是用超过1米厚的钢筋混凝土制成的,整个反应堆安装在安全壳内。核电站的放射性气体废物和液体废物处理:通过崩塌储存等稀释后排放到指定区域。核电站固体废物处理:保管在核电站内专用垃圾储存库后,人迹罕至,地质稳定,地下水位低,远离天然水源的部署现场永久保管了半个世纪。在天然铀中,主要有两种同位素,其中99.3%是铀238,0.7%是铀235。铀235在捕获各种能量的中子发生核裂变,捕获能量低的中子发生核裂变的概率很高。铀238只能分裂捕获了比1MeV更多能量的中子,概率较小。因此,如果想容易发生核裂变的连锁反应,最好利用纯铀235。19.7核聚变,一,核聚变,一,轻核聚变(热核反应),一些硬核结合在一起形成一个大核,可以释放很多核能。这种核反应称为核聚变。1,核聚变,计算核反应中释放的能量:中核的质量:MD=2.01404u氚核的质量:mt=3.016050u氦核的质量:m =4.002603u中子的质量:mn=这个数字比铀核裂变的能量(201MeV)小,但每个核产生的平均能量大约是铀核裂变(=0.852MeV)的4倍。2,核聚变的条件:核的距离为10-15m,3,实现方法为:1)使用加速器加速原子核;2)把原子核加热到很高的温度。108 109 k,如何使硬核成为更大的动能?因为要克服巨大的库仑斥力,所以硬核的动能很大。数百万度高温,也称为核聚变反应,核聚变的利用氢弹,3种炸药:普通炸药,U235,氘,氚,爆炸,裂变,核聚变,世界上第一个氢弹3354麦克风,热核反应在宇宙中暂时进行,太阳或很多恒星的内部温度超过107K,因此在那里发生激烈的热核反应,向外界持续释放巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.81026J,地球只是其中的20亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中,“体重”不断减少。每秒7亿吨核参与碰撞,转换成能量的物质为400万吨。科学家估计,太阳的这种“核燃烧”仍能维持90至100亿年。当然,这个时间比人类历史要长得多!在太阳的中心发生核聚变,释放出巨大的能量,太阳;这种天然的核聚变过程已经进行了数十亿年:(1)核聚变效率高,1。核聚变与核裂变相比的优点包括:(2)地球上的核聚变燃料储量丰富,(3)轻核聚变更安全、更干净,(4)在反应中,放射性物质更容易处理,并释放到同一个核燃料中的能量更多。在一般的核聚变反应中,每核平均释放约3.3MeV的能量,而在核裂变时平均释放1MeV的能量。1L海水中有约0.03g氘,发生核聚变时释放的能量等于燃烧300L汽油,而轻核聚变是能源危机的终结者。实现核聚变需要高温,一旦故障,高温就无法维持,反应自动终止。氘和氚在反应中产生的氦没有放射性。放射性废物主要是泄漏的氚和核聚变时快中子,质子与其他物质反应产生的放射性物质,比核裂变产生的废物数量少,容易处理。第二,受控热核反应核聚变的利用,磁约束,带电粒子移动时,有可能利用磁场限制参与反应的物质,因为在均匀磁场中没有被洛伦兹力分散。2 .核聚变的困难:地球上没有任何容器能经受得住那么高的温度。科学家们为了解决这个难题,1 .自我约束2。设想了惯性约束、托卡马克装置、惯性约束、核聚变反应时间非常短,在核聚变物质充分扩散到自身惯性之前完成核反应的两个方案。惯性约束下,反应中的物质可以用激光从各个方向照射,进行“挤出”反应。40、我国控制热核反应实验装置“中国循环一号”具有国际先进水平。【分析】计算核反应中的质量损失,利用爱因斯坦质量能量方程,可以求出反应释放的核能。回答:(1),(2)根据以下条件可以得到质量损失:m=2.01362-(3.0150 1.0087)=0
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