5.4 核裂变与核聚变 课件（共26张PPT）2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

(共26张PPT)
中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。
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第4节
物理学中
把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫做裂变．
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变．
聚变
+
裂变
+
1938年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：
+
→
+
+
一、核裂变
裂变中释放出巨大的能量，在铀核裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
释放出的能量为
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2800t优质煤完全燃烧时释放的能量．
用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．
由重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．
链式反应
链式反应
铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素。
只有当铀块足够大时，中子才有足够的概率击中铀核，链式反应才能继续下去。
使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
原子弹
原子弹爆炸场景
美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ．
胖子
小男孩
原子弹
原子弹
我国第一颗原子弹于1964年10月16日试爆成功。
（１）核爆炸瞬时效应防护。
对核袭击的防护大致可分为两大类
a.利用工事进行掩蔽
b.在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。
（２）放射性沾染防护。
a.避开在沾染区或高照射量率的地区行动
c.人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间
b.及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染
d.进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留
核防护
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。
二、反应堆与核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用——核电站慢中子反应堆
核电站
核电站工作流程
核电站
核能----解决能源危机的根本途径
大亚湾核电站
秦山核电站
三、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，这种核反应叫做聚变。
根据所查数据,计算下面核反应放出的能量:
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m
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；
108～109K
不经济
（聚变反应又叫热核反应）
核聚变的利用——氢弹
弹体
引爆装置
小型原子弹
三种炸药：
普通炸药
Ｕ235
氘、氚
爆炸
裂变
聚变
氘、氚、
重氢化钾等
铀235
外壳
普通炸药
氢弹爆炸形成的磨姑云
太阳的巨大能量就是核聚变产生的，几十亿年来，太阳每秒辐射出的能量约为3.8X J,相当于 1千亿亿吨煤燃烧所放的能量，其中20亿分之一左右的能量被地球吸收
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
二、可控热核反应——核聚变的利用
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.
现在的技术还不能控制热核反应。
主要问题是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度
磁场约束
惯性约束
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
恒星