6.3核聚变和受控热核反应讲解.ppt

* 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系 E D C B F A Fe O Z 知识回顾 导入新课 轻核能结合成中等质量的核吗？如果能，这个过程能放出能量吗？ （2）重核分裂成中等质量的核时放出能量 （1）核子结合成原子核时放出能量 通过前面的学习，我们知道，可以释放出能量的核反应有： 想一想 能源是推动科学技术和经济高速发展的动力保障，需求正在急剧增加。煤、石油等化石能源的不可再生，使资源日益枯竭，而且给地球带来了巨大的污染，这些因素促使人们更加重视寻找洁净的、可持续发展的新能源。 近年来，核能作为一种新能源倍受人们关注，重核裂变和轻核聚变是获得核能的两个重要途径。 1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。 氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来研究聚变的问题. 氢弹爆炸 第三节 核聚变 和 受控热核反应 教学目标 1、知识与能力 了解聚变反应的特点及其条件。 了解可控热核反应及其研究和发展。 知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 2、过程与方法 3、情感态度与价值观 通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。 通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。 认识核能的和平利用能为人类造福 ，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 教学重难点 1、重点 发生聚变的条件。 2、难点 聚变反应的特点。 发生聚变的条件。 聚变反应的特点。 本节导航 1、聚变 2、可控热核反应 研究表明，有些轻核结合成中等质量的和时，会发生比裂变更大的质量亏损，从而释放出更为巨大的核能。 名词解释 轻核结合成质量较大的核，释放出核能的核反应称为核聚变（nuclear fusion）。 〓 聚变 〓 裂变 指出：太阳总体积具有2000万度的高温和极高的密度。 爱丁顿 1926年 猜测：太阳的能量来自亚原子粒子的相互作用 爱丁顿 1920年 指出：中等大小的原子核结合最紧密，核裂变或轻核聚变都会放出能量，核聚变放出的能量比裂变大许多 阿斯顿 20年代 事件 人物 时间 核聚变发展的历史进程 证明：太阳的能量确实是靠氢气的聚变来维持的。 贝特 1938年 指出：太阳总体积的60％是氢气，如果太阳的能量真是依靠核反应的话，那么这种核反应只能是氢气的聚变。 罗素 1929年 事件 人物 时间 核聚变发展的历史进程 两个氘核结合成为一个氦核就是聚变。核裂变方程为 通常，聚变反应不只合成一个核，它还会生成其他粒子。例如，一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核，并放出一个中子，这个聚变核反应方程为 ＋ 一个氘核和一个氚核的聚变示意图 根据所给数据,计算下面核反应放出的能量: 氚核的质量：mT＝3.016050u 中子的质量：mn＝1.008665u 氘核的质量：mD＝2.014102u 氦核的质量：mα＝4.002603u △m=mD＋mT－(mα ＋mn)=0.018884μ △E=△m·c2=0.018884×931.5MeV △E=17.6MeV 由以上计算可知，这个核聚变反应释放17.6MeV的能量，平均每个核子释放的能量为3MeV以上，比裂变反应中每个核子释放的核能量大3～4倍。 想一想 为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 核子平均质量 A B C D E F Fe Z O 聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大 。 由图得知，因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大， 想一想 核聚变发生需要什么条件呢？ 微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。 宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。 解释一下 当物体达到几百万摄氏度以上的超高温时，聚变物质完全电离成等离子体。在高温、高密度等离子体中，剧烈的热核运动使一部分轻核获得足够的动能而在碰撞中达到十分接近的距离，从而发生聚变。所以，聚变反应又称为热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界继续提供能量，靠自身产生的热就可以进行下去。 氢具有最简单的原子核结构，是宇宙中含量最丰