高中物理 19.7 核聚變課件 新人教版選修3-5.ppt

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7核聚變 1 知道聚變的概念 知道太陽能是熱核聚變釋放的核能 2 知道聚變 熱核反應(yīng) 的條件和優(yōu)點 3 知道海洋中擁有巨大的聚變資源 知道研究受控熱核反應(yīng)的重大意義 當今世界 環(huán)境問題日趨嚴重 人們在提高生活品質(zhì)的同時 也在對能源可持續(xù)發(fā)展提出了嚴峻的考驗 通過讓學(xué)生自己閱讀課本 讓他們知道核聚變反應(yīng)的特點及聚變反應(yīng)的條件 培養(yǎng)他們歸納與概括知識的能力和提出問題的能力 一 核聚變 氚核 氘核 中子 氦 4 某些輕核能夠結(jié)合在一起 生成一個較大的原子核 這種核反應(yīng)叫做聚變 根據(jù)所給數(shù)據(jù) 計算下面核反應(yīng)放出的能量 氘核的質(zhì)量 mD 2 014102u氚核的質(zhì)量 mT 3 016050u氦核的質(zhì)量 m 4 002603u中子的質(zhì)量 mn 1 008665u 平均每個核子放出的能量在3MeV以上 比裂變反應(yīng)中平均每個核子放出的能量大3 4倍 發(fā)生聚變的條件 實現(xiàn)的方法有 1 用加速器加速原子核 108 109K 2 把原子核加熱到很高的溫度 聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng) 核聚變的利用 氫彈 三種炸藥 普通炸藥 235 氘 氚 爆炸 裂變 聚變 氫彈爆炸形成的蘑菇云 核聚變普遍存在于宇宙中 2 由題給條件可求得質(zhì)量虧損為 m 2 2 0136u 3 0150 1 0087 u 0 0035u 釋放的核能為 E mc2 0 0035 931 5MeV 3 26MeV 由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式得 聯(lián)立解得 2 核反應(yīng)中釋放的核能為 E mc2 238 999655 234 99347 4 001509 931 5MeV 4 356MeV pU p 核聚變的利用 可控熱核反應(yīng)可以為人類提供巨大的能源 和平利用聚變產(chǎn)生的核量是非常吸引人的重大課題 2009年6月11日 位于成都的核工業(yè)西南物理研究院宣布 該院在受控核聚變實驗裝置 中國環(huán)流器二號A裝置上首次實現(xiàn)了偏濾器位形下高約束模式運行 這是我國磁約束聚變實驗研究史上具有里程碑意義的重大進展 標志著中國磁約束聚變能源開發(fā)研究綜合實力與水平有了新的提高 二 受控熱核反應(yīng) 中國環(huán)流器二號A裝置 1 熱核反應(yīng)和裂變反應(yīng)相比較 具有許多優(yōu)越性 1 輕核聚變產(chǎn)能效率高 2 地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富 3 輕聚變更為安全 清潔 每升水中就含有0 03g氘 地球上有138 6億億立方米的水 大約有40萬億噸氘 氚可以利用鋰來制取 地球上鋰儲量有2000億噸 高溫不能維持反應(yīng)就能自動終止 聚變產(chǎn)生的氦是沒有放射性的 廢物主要是泄露的氘 高速中子 質(zhì)子與其他物質(zhì)反應(yīng)生成的發(fā)射性物質(zhì) 比裂變反應(yīng)堆生成的廢物數(shù)量少 容易處理 2 現(xiàn)在的技術(shù)還不能控制熱核反應(yīng) 問題有 1 熱核反應(yīng)的的點火溫度很高 2 如何約束聚變所需的燃料 3 反應(yīng)裝置中的氣體密度要很低 相當于常溫常壓下氣體密度的幾萬分之一 3 實現(xiàn)核聚變的兩種方案 帶電粒子運動時在均勻磁場中會在洛倫茲力的作用而不飛散 因此有可能利用磁場來約束參加反應(yīng)的物質(zhì) 1 磁約束 慣性約束聚變激光 環(huán)流器的結(jié)構(gòu) 2 慣性約束 由于聚變反應(yīng)的時間非常短 聚變物質(zhì)因自身的慣性還來不及擴散就完成了核反 在慣性約束下 可以用激光從各個方向照射參加反應(yīng)的物質(zhì) 使它們 擠 在一起發(fā)生反應(yīng)