原子物理学_7第七章课件.ppt

* 我们需要找到温度不太高，反应截面较大的核反应，如 因此，氘化锂(6Li2H )可作为热核武器—氢弹原料。氢弹 是地球上用人工方法获取大规模聚变能的唯一方法，但它必 须先用裂变点火。氢弹是利用在极短时间内的惯性，将高温 等离子体相对不动地约束在一起发生的聚变反应，故称惯性 约束。 c. 氢弹—惯性约束聚变 氘(d)在天然氢中占0.015％，故可以从海水中提取它。氚(T)自然界没有，但可通过如下反应生成： * * d. 激光惯性约束 氢弹中的聚变反应是不可控制的，多年来人们探索用人工控制的办法实现惯性约束，激光约束是其中一个方案：在一个直径约为400μm的小球内充以30～100大气压的氘－氚混合气体，让强功率的激光（目前达到1012W，争取达到1014W ）均匀地从四面八方照射小球，靶丸表面层因吸收激光束的能量而被熔化并向外喷射，高速喷射产生的反冲力使靶内氘氚混合气体迅速被压缩至高密度，温度达到108K而引起聚变反应。激光“引爆”虽然和氢弹一样难以控制，但由于每次反应的热核物质很少，因而在能量利用上可以控制，没有危险。 * 日前，被誉为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)完成了首次综合点火实验———192束激光系统发射的能量打造出600万华氏度高温，这相当于恒星或大行星核心的温度。NIF作为全球最大的激光核聚变装置，从1997年开始建造起已经花掉了纳税人35.5亿美元(约合人民币235亿元)。研究人员不惜代价不仅为了研究如何“驾驭太阳的能量”，这个计划还承载着人类的清洁能源之梦。 目标靶室由厚达10厘米的铝板制成 * e. 受控热核聚变 在磁约束实验中，带电粒子（等离子体）在磁场中受洛伦兹力的作用而绕着磁力线运动，因而在与磁力线相垂直的方向上就约束住了。同时，等离子体也被电磁场加热。 由于目前的技术水平还不可能使磁场强度超过10T。因而磁约束的高温等离子体非常稀薄。如果说惯性约束是企图靠增大等离子密度n来达到点火条件，那么磁约束则是靠增长约束时间。 * 磁约束装置的种类很多，其中最有希望的可能是环流器（环形电流器），又称托卡马克（Tokamak）。 * 全超导托卡马克EAST中国人造太阳 * 3. 原子能的可能释放形式 从上面介绍的内容看，原子能的可能的释放模式有 这是一个有实际用途的衰变。虽然由这一衰变提供的能量不大，但由于它们的半衰期长达近90年，所以常用它们做小型发电装置，如提供卫星上便用的能源。 其半衰期是87.84年。 亦即某一原子核自发地演变成为另一原子核，并放出相应的粒子或核(主要是α粒子)。典型的例子如 a.原子核的衰变 （了解） * b.原子核裂变 其半衰期是1.8×1018年。另一种模式是在中子作用下引发的核裂变，有的核裂变同时还释放出约2或3个中子，如 n+ （铀) 两个碎块+2或3个中子+200MeV n+ （钚) 两个碎块+2或3个中子+200MeV n+ （铀) 两个碎块+2或3个中子+200MeV （铀) 两个成分不相同的碎块+200MeV 这有两种模式，一种是由重原子核自发地碎裂成两个半块，并释放出约200MeV的能量，这称为自发裂变。例如 * c.原子核聚变 亦即由轻原子核融合成为质量数A 较大的核 典型的例子如 * 这是指高能粒子轰击到原子核上后，往往会将原子核击成很多碎块，同时也释放出一定能量，例如 d.原子核碎裂 这实际上是吸热反应，因为入射质子的能量高达1GeV，而释放出的能量包括中子在内，也仅约340MeV。然而由于这一反应出现大量的中子，所以将在今后的原子能利用中起重要作用。如新产生的中子被238U或232Th吸收后，再经过二次β衰变成为可利用的核燃料 和 。 从以上所列举的可能释放的原子能中，可以发现一个重要的特点，即凡涉及单个原子核的能量变化过程，其数量均在1MeV～100MeV的数量级，而在化学反应中，单个分子的能量的变化，却仅约是1eV的数量，二者相差高达106～108倍!所以，由于原子核以及相应的原子能的发现，使人类可以开发远比煤、石油等更为丰富的一种能源，这为人类持续发展所须的能源提供了可行的选择。 * * * (1) 若（Bl+BR)Bi+BT 实验中一般靶核T静止，即KT=0，所以 有： 由结合能较小的核重组成结合能较大的核，为放能（Q0）反应 放能反应中所释放的核能来自于核的结合能 (2) 若（Bl+BR)Bi+BT 由结合能较大的核重组成结合能较小的核，为吸能（Q 0）反