3-5 第4章核能全章课件.pptVIP

PhyPower AzerStudio 海口华兴学校·任汉鑫 renhanxin@126.com * 第4章　核　能 物理3-5 一、核力与核能 核力（nuclear force) 强力（强相互作用） 短程力，作用范围在2fm左右 核力与核电荷无关 核子不能无限靠近，在某些情况下表现为斥力。大体上说核子间的距离在0.8~1.5fm 之间表现为引力；小于0.8fm表现为斥力，大于4~5fm时核力急剧下降，几乎消失；大于10fm时，核力消失。 约10-14m 约10-15m 一、核力与核能 核素图 核素（nuclide）：具有一定核电荷数和质量数，并且具有同一能态的一种原子核或原子，称为一种核素。通常核素可简记为AX （如13C） 原子序数越大，稳定核素的中子数越来越大于质子数 一、核力与核能 结合能与平均结合能 原子核的结合能：核子结合成原子核所释放的能量。 平均结合能：是指核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，也是把原子核重新分解成自由核子时每个核子平均吸收的能量。平均结合能越大，原子核越难分离。 一、核力与核能 质能方程与质量亏损 E＝mc2 △E＝ △mc2 实验发现，任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值叫做质量亏损。 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系 D E F Z B C A Fe 二、裂变和聚变 重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变（nuclear fission）。 轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。 〓 聚变 〓 裂变 1、发现：1938年12月，德，哈恩和斯特拉斯曼 2、特点：裂变产物具有多样性，同时放出2～3个中子，这些中子引发新一轮裂变，即链式反应。 3、核能：裂变中有质量亏损，因而有核能的释放 三、铀核的裂变 巨大的核能 2000t＝2×106kg煤 1kg　铀235 链式反应 四、裂变的应用：反应堆与核电站 核反应堆的结构和基本原理 石墨堆、重水堆、轻水堆 压水堆（秦山二期、大亚湾二期） 沸水堆（压力小、安全性高、体积大。秦山三期） 四、裂变的应用：反应堆与核电站 我国核电现状 秦山核电站（浙江海盐，自行设计 ） 大亚湾核电站 （广东，中法合作） 岭澳核电站 （广东） 田湾核电站（江苏连云港，中俄合作） 三门核电工程项目 （在建） 阳江核电有限公司（在建） 到2020年我国核电装机容量将从目前的850万千瓦增加到3600万千瓦，从目前的占全国电力装机总容量的2.3％提升到4％。 四、裂变的应用：秦山核电站 四、裂变的应用：原子弹 中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 可怕的美丽 可怕的美丽 原子弹之父奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗 漫天奇光异彩 有如圣灵逞威 只有一千个太阳 才能与其争辉 我是死神 我是世界的毁灭者 在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量． 五、轻核的聚变 例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（同时放出一个中子）时，释放17.6MeV的能量，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释放的能量大3～4倍．这时的核反应方程式是： 1、必须让轻核的距离非常接近 2、必须让轻核具有很大的动能 需要克服极大的库仑斥力 五、轻核的聚变 发生核聚变的基本条件是 如何让核子具有如此大的动能？ 可以将轻核加热到很高的温度 当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核已经具有足够的动能，可以克服相互之间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变．因此，聚变反应又叫热核反应． 五、轻核的聚变 热核反应 裂变反应 相同的核燃料释放的能量多 反应中放射物质的处理较易 反应中的核燃料资源较丰富 核反应发生条件较易实现 六、可控热核反应 目前控制聚变反应还有困难 六、可控热核反应 研究现状与发展前景 PhyPower AzerStudio