3.4《裂变和聚变》
教学目标
一、核裂变
１、核裂变概念；
２、铀核的裂变；
３、链式反应
二、核聚变
1 、 轻核的聚变（热核反应）
2、发生聚变的条件
3、实现的方法有:
三、受控热核反应——核聚变的利用
物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变．
一.核裂变
1.核裂变
2、铀核的裂变
（1）发现
1939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。
（2）裂变产物
多种多样
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请计算铀裂变时释放的能量
已知铀核裂变的反应：
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求：（1）该核反应释放的能量
（2）平均每个核子释放的能量
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量．
由裂变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．
使裂变物质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。
发生链式反应的条件：
铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。
原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑．
在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡．
“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．”
原子弹
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% ．
原子弹
原子弹
广岛红十字医院里，一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席上。他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。四天后他死了。
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
氚 核
氘核
中子
氦-4
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，这种核反应叫做聚变。
二、核聚变
轻核的聚变:
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
2、发生聚变的条件:
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；
108～109K
聚变反应又叫热核反应
２）把原子核加热到很高的温度；
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
氢弹爆炸形成的磨姑云
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
三、受控热核反应——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.
能用于热核反应的原料极其丰富，裂变的原料比较稀缺；
反应物质量相同的情况下聚变放出的能量比裂变多；
热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比。
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有：
２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
１、地球上没有任何容器能够经受如此高的温度；
惯性约束
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有：
１、地球上没有任何窗口能够经受如此高的温度；
２、如何约束聚变所需的燃料。
核聚变普遍存在于宇宙中
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。