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(共28张PPT)
核聚变和受控热核反应
人教版
物理2-3
（2）重核分裂成中等质量的核时放出能量
（1）核子结合成原子核时放出能量
通过前面的学习，我们知道，可以释放出能量的核反应有：
研究表明，有些轻核结合成中等质量的核时，会发生比裂变更大的质量亏损，从而释放出更为巨大的核能。
〓
聚变
＋
轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称为核聚变．
聚变
两个氘核结合为一个氦核的聚变示意图
＋
一个氘核和一个氚核的聚变示意图
根据所给数据,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
1、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是（
）
D．γ光子的波长
C．辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2
B．聚变反应中的质量亏损
△m
=m1+m2-m3
A．核反应方程是
λ=
h
(m3-m1-m2)c2
B
巩固练习
想一想
核聚变发生需要什么条件呢？
微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15
m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。
宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。
当物体达到几百万摄氏度以上的超高温时，聚变物质完全电离成等离子体。在高温、高密度等离子体中，剧烈的热核运动使一部分轻核获得足够的动能而在碰撞中达到十分接近的距离，从而发生聚变。所以，聚变反应又称为热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界继续提供能量，靠自身产生的热就可以进行下去。
氢具有最简单的原子核结构，是宇宙中含量最丰富的元素。氢核的聚变给宇宙带来了光和热，为宇宙提供了能源之本。
热核反应在宇宙中是很普遍的。太阳内部和许多恒星内部，强大的引力使聚变物质处于高密度状态，温度高达107K以上。
太阳的热核反应在那里稳定地进行着，其中主要是氢核聚变成氦核。可以讲，恒星是产生稳定热核聚变的“天然聚变反应堆”，它能持续地“光芒四射”。
在地球上，尽管核聚变的原料氢比核裂变的原料铀要丰富得多，但通常难以获得引发核聚变的超高温和超高压。唯一已实现并能释放大量核能的人为核聚变是氢弹爆炸。
氢弹是通过原子弹爆炸所产生的高温、高压来引发氢核聚变的。
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
与裂变反应相比，热核反应具有以下优点：
1．轻核聚变产能效率高
2．轻核聚变反应更为安全、清洁
3．地球上聚变燃料的储量丰富
存在问题
热核反应的的点火温度很高
如何约束聚变所需的燃料
反应装置中的气体密度要很低
，相当于常温常压下气体密度的几万分之一
可控制热核反应
将聚变物质约束的办法
惯性约束
磁约束
激光核聚变
环流器，
又称托卡马克
Z
B
FZ
Br
v2
v11
磁场约束
我们知道，带电粒子在磁场中运动要受到垂直于粒子运动方向的洛伦兹力的作用，这种作用可以用来约束参加反应的核，使其不致扩散开来。
惯性约束
2、我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”），在里面实验的多项成果走在世界前列。下列关于“人造太阳”的说法正确的是(
)
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是
△E=△mc2
B．“人造太阳”的核反应方程是
A．“人造太阳”的核反应方程是
核能大小的计算公式是
D．“人造太阳”
AC
巩固练习
课堂小结
1、聚变
⑴
轻核结合成质量较大的核，释放出核能的核反应称为核聚变。
⑵
⑶
轻核必须获得足够的动能并处于很高密度下才能引起聚变。
2、可控热核反应
⑴
热核反应与裂变相比有很多优点。
⑵
将聚变物质约束的办法有惯性约束和磁约束。
⑶
托卡马克装置。
课堂练习
1、下列核反应方程中，表示核聚变反应的是（
）
A.
B.
C.
D.
B
2、现有三个核反应：
D.
①是β衰变，②是聚变，③是裂变
C.
①是β衰变，②是裂变，③是聚变
B.
①是聚变，②是裂变，③是β衰变
A.
①是裂变，②是β衰变，③是聚变
下列说法正确的是（
）
C

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