高中物理 19.7 核聚变课件 新人教版选修3-5.ppt

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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3 4倍 发生聚变的条件 实现的方法有 1 用加速器加速原子核 108 109K 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 2 2 0136u 3 0150 1 0087 u 0 0035u 释放的核能为 E mc2 0 0035 931 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非常短 聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反 在惯性约束下 可以用激光从各个方向照射参加反应的物质 使它们 挤 在一起发生反应