人教版通用类2 核能 核技术试讲课ppt课件

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核能 核技术核 能质能关系式质量亏损链式反应重核裂变轻核聚变受控热核反应核反应堆 一、质能关系 1907年，爱因斯坦从相对论得出质量和能量间的关系：物质的质量m 是它的能量E 的量度，物体的能量变化量。用公式表示为： 式中的c 是光在真空中的传播速度，这个公式叫做爱因斯坦质能方程。 二、质量亏损 因为核子结合成原子核时，核子的质量之和与结合成原子核的质量不相等，而且质量减小了，叫做质量亏损。 中子和质子结合成氘时，质量亏损为 根据爱因斯坦的质能方程，放出的能量为 可以看出发生核反应时，伴随着巨大的能量变化。我们知道，1 mol 的碳完全燃烧放出的能量为393. 5 kJ，则每个碳原子在燃烧过程中释放出的能量不过4 eV，而核子结合成氘核放出的能量是它的55 万倍。 爱因斯坦质能方程是人类极其宝贵的文化财富，是我们开发核能的理论基础。 三、核能 我们知道化学反应往往要吸热或放热。同样的，核反应也伴随着能量的变化。核反应中放出的能量叫做核能。 一个中子和一个质子结合成氘核时，要放出2.22 MeV的能量。这一能量以 g 光子的形式辐射出去。 四、重核裂变 1939年12月，物理学家们发现中子轰击铀核时，铀核裂变为两个中等质量的新核，同时放出2～3个中子，并释放了近 200 MeV 的能量。这种现象叫做重核裂变。 1947年我国物理学家钱三强、何泽慧发现铀还可能分裂成三部分或四部分。 在这个反应中，如果1 kg的铀全部裂变，它放出的能量相当于2 500 t 优质煤完全燃烧时放出的能量。 五、链式反应 由于铀核裂变时有2～3个中子释放出，这些中子就有能再引起其他铀核裂变，这些裂变又产生中子，又会引起另外一些核的裂变从而使裂变连续地进行下去。这样的反应叫做链式反应。 链式反应能够进行的最小体积叫做临界体积，相应的质量叫做临界质量。 六、核反应堆 链式反应及其迅速，超过临界体积的铀快可以在百分之几秒内全部裂变，而且在及短的时间内释放巨大的核能以至引起爆炸。为了和平的利用原子能，人们制造核反应堆。它有五部分组成：核燃料、减速剂、控制棒、保护层、冷却剂。 七、轻核聚变 当两个轻原子核结合成一个较重的原子核时，也会释放能量。我们称这种结合为轻核聚变，放出的能量称为聚变能。 在人工控制下的聚变为受控聚变，在受控聚变的情况下释放能量的装置，称为聚变反应堆或聚变堆。 例如，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，释放出17.6 MeV的能量，平均每个核子放出的能量在3 MeV 以上，比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍。 要使轻核聚变，必须使他们的距离很近，达到10-15m的近距离。由于原子核是带正电的，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑力。这就要使原子核具有很大动能，通常通过加热来实现。因此，聚变反应又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身的热就可以使反应进行下去。 热核反应在宇宙中是很普遍的。太阳就无时无刻不在进行着激烈的热核反应。但是目前除了氢弹以外，人们还不能实现聚变反应。 八、受控热核反应 由于热核反应比裂变反应释放的能量大得多，对环境的污染也远小于裂变的影响，而且用于热核反应的燃料——氘，广泛存在于自然的水中，提取方便。如果热核反应能够控制，将永远造福人类。　　在原子弹内放入氘和氚，利用原子弹爆炸时产生超高温，使氘和氚发生热核反应，在极短时间内释放出更多的核能。氢弹就是根据这个道理制成的，它的杀伤力比原子弹更大。如图所示，是1967年6月我国第一颗氢弹爆炸时的照片。 练 习 1．关于原子核的核能, 下列说法正确的是 ( ) 。 A. 核子组成原子核时，所释放的能量 B. 核子组成原子核时，所需要的能量 C. 原子核所具有的热力学能 D. 原子核分裂成核子的过程中, 由质量亏损所吸收的能量 2．太阳辐射能量主要来自太阳内部的 ( 　) 。 A. 化学反应 B. 放射性衰变 C. 裂变反应 D. 聚变反应AD 3. 为什么重核裂变或轻核聚变时，会放出大量的能量来？ 4. 什么叫做链式反应？什么叫做热核反应？它们都是在什么条件下发生的？