沪科物理选修3-5课件：第5章5.3-5.4

1、53聚变与受控热核反应 54核能利用与社会发展,核心要点突破,课堂互动讲练,课前自主学案,知能优化训练,53 54,课标定位,课标定位,学习目标：1.知道聚变和聚变反应的特点 2能写出聚变方程并会计算聚变能量 3了解受控热核反应 4了解核能的优越性、安全性、废料处理及核能的合理利用 重点难点：发生聚变的条件及聚变的特点；热核反应是怎样发生的,课前自主学案,一、聚变与受控热核反应 1更大的能源宝库 使平均结合能小的轻核聚合成一个较重的原子核，同时会释放核能把这种释放核能的反应称为_ 一个氘核和一个氚核发生聚变核反应，会释放_的能量，平均每个核子释放的能量在3MeV以上海水中含有大量的这种轻核资源

2、,聚变,17.6 MeV,2聚变的条件 由于这种核反应需在几千万度的高温下进行，因此，聚变又叫_太阳及许多恒星内部都在不断地进行着这种热核反应 3受控热核反应 科学家设想的受控热核反应的两种方案：即_和惯性约束当前受人青睐的受控热核反应利用的是磁约束，它是一个利用强磁场约束等离子体的环流器,热核反应,磁约束,二、核能利用与社会发展 1核能的优越性 (1)核燃料提供的能量巨大：1 kg铀全部裂变释放的能量相当于2700 t_完全燃烧放出的能量 (2)核燃料的储量丰富：1 L海水中含有大约0.03 g氘，它发生热核反应放出的能量相当于300 L_完全燃烧,标准煤,汽油,(3)核燃料的运输和储存方便

3、 (4)清洁卫生，对环境的污染小：不会排放二氧化碳、氮氧化物等 2核安全性与核废料处理 (1)核电站的安全性能 第一道屏障：二氧化铀陶瓷燃料芯块，可以把_以上的裂变产物滞留在芯块内，不向外释放,98%,第二道屏障：性能良好的锆合金包壳把燃料芯块密封在其中，保证_良好 第三道屏障：由反应堆压力容器和冷却回路构成的压力边界，保证_的完整性 第四道屏障：由安全壳把整个反应堆压力边界内的设备包括在内，能承受事故发生时的压力并保证良好的密封性,密封性,结构,(2)核废料的处理 能回收利用的进行回收再利用，不能回收的高放射性物质固化后_处理 3科学家的使命 科学家的责任感，_曾参与建议美国政府制造原子弹，

4、为此他在后半生常常责备自己 4为和平而努力 近年来，联合国等国际组织先后通过了一系列条约和协定，限制各国制造和使用核武器,埋藏,爱因斯坦,思考感悟 在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？ 提示：随着社会的发展，人类对能源的消耗、依赖越来越大地球上的能源是有限的，而受控核聚变具有效率高,核心要点突破,3聚变发生的条件 要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离1015m，但是原子核是带正电的，要使它们接近1015m就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求使核具有足够的动能要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几千万度的高温综上所述，核聚变只有在超高温条件下才能

5、发生,二、聚变与裂变的区别 重核的裂变、轻核的聚变都能释放出巨大的核能，但两者是有区别的 1原理不同 2放出的能量大小不同 3废料处理难度不同 4“燃料”的丰富程度不同 5两种反应的可控性不同,特别提醒：可控热核反应：目前正处于探索、实验阶段,即时应用(即时突破，小试牛刀) 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千万度以上的高温，显然是吸收能量 D裂变与聚变均可释放巨大能量,解析：选D.A项，从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物与生成物完全不同裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为

6、次轻核，无直接关联，并非互为逆反应B项，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C项，诚然要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百千度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D正确,课堂互动讲练,下列关于聚变的说法中，正确的是 (),A要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功 B轻核聚变需要几千万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应 C原子弹爆炸能产生几千万摄氏度的高温，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,【精讲精析】轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到1015 m，所以

7、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，原子核必须处在几千万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D正确 【答案】ABCD,太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和质子、氦核等原子核组成维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应为两个电子与四个质子聚变为氦已知太阳的质量为21030 kg，太阳向周围空间辐射能量的总功率为3.81026 W.,【思路点拨】解答本题时应把握以下三点： (1)写核反应方程时注意元素符号和两个守恒 (2)根据质能方程Emc2，求释放的核能 (3)根据质能方程Emc2和EPt求亏损的质量,【规律总结】轻核聚变跟重核裂变一样，都是释放核能的核反应计算核能