高中物理选修35第19章第7节核聚变市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,制作者：河南驻马店高级中学 李阳,学习目标：,1、知道核裂变、核聚变概念，知道重核裂变以及轻核聚变能释放出巨大能量；,2、知道什么是链式反应；,3、会书写重核裂变以及轻核聚变方程；,4、会计算重核裂变以及轻核聚变过程中释放出能量；,5、知道什么是核反应堆。了解惯用裂变反应堆类型，了解核电站及核能发电优缺点。,6、,知道太阳能是热核聚变释放核能；知道聚变（热核反应）条件和优点；知道海洋中拥有巨大聚变资源，知道研究受控热核反应重大意义；了解受控热核聚变是当前科学家研究重大课题。,重点难点：,1、链式反应及其释放核能计算；,2、重核裂变以及轻核聚变核反应方程式书写。,第十九章 原子核,核裂变 核聚变,第1页,研究表明：原子核质量即使伴随原子序数增大而增大，不过二者之间并不成正比关系，其核子平均质量与原子序数有如图关系：,核子平均质量,核子平均质量是：,原子核质量,核子数,第2页,物理学中把重核,分裂,成质量较小核，释放核能反应叫做,裂变,一、核裂变,裂变,1、定义：,2、特点：,裂变时释放能量多；,裂变时产生高温；,自发进行。,3、应用:,原子弹；,核电站。,原因是反应前后,质量有亏损,；,根本原因是,重核比结合能,相比中等质量核比结合能,要小,。,链式反应,条件：,体积大于临界体积；,质量大于临界质量,二满足一,第3页,把轻核结合成质量较大核，释放出核能反应叫做,聚变,二、核聚变,1、定义：,2、特点：,聚变,在消耗,相同质量,核燃料时，,轻核聚变,比重核裂变,释,放,能,量更,多,；,核聚变一旦发生，就不需要外界给他能量，靠本身产生热就能够使反应进行下去；,普遍性；,储量巨大；,轻核聚变更为安全、清洁。,原因是,轻核比结合能,比中等质量核比结合能,要小,。,聚变反应又叫,热核反应,热核反应在宇宙中时时刻刻进行着，,太阳就是一个巨大热核反应堆。,每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米水，大约有40万亿吨氘。氚能够利用锂来制取，地球上锂储量有亿吨,3、应用：,核武器氢弹,可控热核反应,条件：,使聚变原子核取得,足够大动能,当前处于,探索阶段,高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生氦是没有放射性。废物主要是泄露氚，高速中子、质子与其它物质反应生成放射性物质，比裂变反应堆生成废物数量少，轻易处理）,第4页,练习1,、当前核电站用核反应是（）,A.裂变，核燃料是铀,B.聚变，核燃料是铀,C.裂变，核燃料是氘,D.聚变，核燃料是氘,第5页,练习2,、原子反应堆是实现可控制重核裂变链式反应一个装置，它主要由哪四部分组成（）,A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调整系统,B.原子燃料、减速剂、发烧统和传热系统,C.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统,D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统,第6页,练习3,、重核裂变和轻核聚变是人们取得核能两个路径，以下说法中正确是（）,A.裂变过程和聚变过程都有质量增加,B.裂变过程和聚变过程都有质量亏损,C.裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损,D.裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加,第7页,练习4,、热核反应是一个理想能源原因是(),A.就平均每一个核于来说，热核反应比重核裂变时释放能量多,B.对环境放射性污染较裂变轻，且较轻易处理,C.热核反应原料在地球上储量丰富,D.热核反应速度轻易控制,第8页,1939,年,12,月，德国物理学家哈恩和他助手斯特拉斯曼发觉，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变产物是各种多样，一个经典反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：,铀核裂变,+,+,+,裂变中释放出巨大能量，在上述裂变中，裂变后总质量小于裂变前总质量，质量亏损：,释放出能量为,1kg铀全部裂变，它放出能量超出t优质煤完全燃烧时释放能量,第9页,用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出中子又引发了其它铀核裂变，也就是,链式反应,链式反应,使裂变物资能够发生链式反应最小体积叫做它,临界体积,，对应质量叫做,临界质量,。,第10页,原子弹：,利用,重核裂变,链式反应,制成，在极短时间内能够释放大量核能，发生猛烈爆炸。,年月日我国第一颗原子弹爆炸成功。,第11页,内爆式原子弹,第12页,枪式原子弹,第13页,广岛红十字医院里，一个严重烧伤学生仰面躺在一张草席上。他五官几乎全被原子弹爆炸产生热浪抹掉了。四天后他死了。,坍毁钢架结构建筑物,美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大毁伤在长崎投掷原子弹爆炸后形成蘑菇状云团，爆炸产生气流、烟尘直冲云天，高达,12,英里多广岛市区,80%,建筑化为灰烬，,64000,人丧生，,7,人受伤，伤亡总人数占全市总人口,53%,长崎市,60%,建筑物被摧毁，伤亡共,86000,人，占全市,37%,。,第14页,核能和平利用,核电站,思索：在电站工作过程中，能是怎样转化？,核能内能机械能电能,第15页,水泥防护层,控制棒,镉棒,燃料棒,铀棒,减速剂,核电站：,是利用可控链式反应释放出能量发电。关键设备是核反应堆。,反应堆：,核电站中使核燃料在人工控制下产生裂变装置。,反应堆示意图,慢化剂,：铀,235,轻易捕捉慢中子发生反应，采取石墨、重水或普通水作慢化剂。,燃料,：铀棒,控制棒,：镉吸收中子。,核电站,特点：,2,、成本低,作为核燃料铀、钍等在地球上可采储量大。,3、对环境污染小,缺点：,聚变反应产生核废料不易处理。,1,、消耗“燃料”少,比如一座,100,万千瓦火力,发电厂每年要耗煤三、四,百万吨，而相同功率核,电站每年只需核燃料三、四十吨。,第16页,秦山核电站,我国第一座试验性反应堆是在,1954,年,6,月建成投入运行，我国自行设计研制、建造秦山核电站已经运行发电了,.,核电站实施纵深防御、多重保护、多样性设计标准，确保核安全。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于预防放射性物质外泄。,第17页,核防护,（）核爆炸瞬时效应防护。,对核攻击防护大致可分为两大类。,利用工事进行掩蔽,在开阔地面上人员，当发觉核爆闪光时，马上背向爆心卧倒，可减轻伤害。,（）放射性沾染防护。,避开在沾染区或高照射量率地域行动,人员经过沾染区时尽可能乘坐车辆，在沾染区作业时要尽可能缩短时间,及时穿戴个人防护器材，预防人体受沾染,进入沾染区执行任务人员，可服用抗辐射药，以降低放射性物质在人体内存留,第18页,发生聚变条件,:,使原子核间距离到达10,-15,m，核力才会起作用。,实现方法有,:,1,、用加速器加速原子核；,、把原子核加热到很高温度；,10,8,10,9,K,不经济,（原子核需要很大动能才会“撞”在一起）,这就需要克服巨大库仑力做功。,在库仑力做功过程中，动能减小。,第19页,依据所给数据,计算下面核反应放出能量,:,氘核质量：,m,D,2.014102u,氚核质量：,m,T,3.016050u,氦核质量：,m,4.002603u,中子质量：,m,n,=1.008665u,平均每个核子放出能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子放出能量大34倍。,第20页,核聚变利用,氢弹,弹体,引爆装置,小型原子弹,三种炸药：,普通炸药,235,氘、氚,爆炸,裂变,聚变,氘、氚、重氢化钾等,铀,235,外壳,普通炸药,第21页,、热核反应点火温度很高；,、怎样约束聚变所需燃料；,磁场约束,问题有：,现在技术还不能控制热核反应。,惯性约束,可控热核反应将为人类提供巨大能源,和平利用聚变产生核量是非常吸引人重大课题，我国可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究结果.,第22页,