核裂变、核聚.ppt

核裂变 核聚变 核能的利用与环境保护 核电站 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 一、核聚变 1 、 轻核的聚变（热核反应） 某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，同时放出大量的核能。这种核反应叫做聚变。 一、核聚变 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：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u 计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个量值虽然比一个铀核裂变产生的能量（201MeV）少，但平均每个核 子产生的能量 是铀裂变（ = 0.852MeV）的约4倍。 太阳是一个巨大的热核反应堆。 热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！ 太阳的中心发生核聚变，放出巨大能量，太阳；这个天然的的核聚变过程已经发生了好几十亿年 2、发生聚变的条件: 要使原子核间的距离达到10-15m 3、实现的方法有: 1）用加速器加速原子核； 2）把原子核加热到很高的温度； 108～109 K 不经济 如何能使轻核具有较大的动能呢？ 需要克服极大的库仑斥力，因此必须让轻核具有很大的动能。 几百万度高温 聚变反应又叫热核反应 磁约束 带电粒子运动时在均匀磁场中会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。 4.实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案：1.磁约束 2.惯性约束 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应。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。 核聚变的利用——氢弹 三种炸药： 普通炸药 Ｕ235 氘、氚 爆炸 裂变 聚变 弹体 引爆装置 小型原子弹 氘、氚、重氢化钾等 铀235 外壳 普通炸药 世界第一颗氢弹——麦克 氢弹爆炸形成的磨姑云 （1）轻核聚变产能效率高 1.聚变与裂变相比的优点： （2）地球上聚变燃料的储量丰富 （3）轻核聚变更安全、清洁 （4）反应中放射物质的处理较容易 相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。 1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结者。 实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。 氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容易处理。 受控热核反应——核聚变的利用 秦山核电站 大亚湾核电站 利用可控链式反应释放出能量发电。核心设备是核反应堆。 水泥防护层 控制棒——镉棒 燃料棒—铀棒 减速剂 核电站——慢中子反应堆 思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？ 核能→内能→机械能→电能 核电站的发电原理 核电站 核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 减速剂： 石墨、重水或普通水，用于减小中子的速度 控制棒：镉棒，用于吸收中子， 控制核反应的快慢。 解决能源危机根本途径——核能。 可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。 核电站放射性气态废物和液态废物的处理： 采取贮存衰变等方法进行稀释，再排放到指定的区域。 核电站固体废物的处理： 先在核电站内专用的废物库暂存，然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的放置场永久贮存，一般要存放几百年。 三、核电的安全性 核反应堆的防护措施： 第一道屏障——耐高温腐蚀的陶瓷体燃料芯块 可以把98%以上的裂变产物滞留在芯块内。 第二道屏障——燃料元件包壳 由优质的锆合金制成，具有良好的密封性。 第三道屏障——压力壳 将燃料棒和一回路的水完全罩住，防止燃料元件包壳少量