核聚变粒子和宇宙.ppt

* 第七节 核 聚 变 复习： 1.核裂变、链式反应的概念？ 链式反应的条件？ 2.什么是核反应堆？它由哪些组成？各自作用是什么？核电站概念？ 铀核裂变的两种常见方式？ 人为控制链式反应的速度，使得核能按照人们的需要 平缓地释放出来--------核反应堆。 核反应堆是可以进行核裂变链式反应，并对其输出功率 能够安全地进行控制的装置 核电站，它是将核反应堆所产生的热能引出到外部， 并且高效率地将热能转换成电能的设备。 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系 裂变 聚变 在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量． 一、核聚变 1.概念： 轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应 例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（同时放出一个中子）时，释放17.6MeV的能量，平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子释放的能量大3～4倍．这时的核反应方程式是： 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 如何能使轻核发生聚变呢 1、必须让轻核的距离非常接近 2、必须让轻核具有很大的动能 需要克服极大的库仑斥力 如何能使轻核具有很大的动能呢？ 可以将轻核加热到很高的温度 当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核已经具有足够的动能，可以克服相互之间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变．因此，聚变反应又叫热核反应． 目前，热核反应主要用在核武器上 氢弹 氢弹原理图 太阳是一个巨大的热核反应堆 二、受控热核反应 （1）轻核聚变产能效率高 1.聚变与裂变相比的优点： 相同的核燃料释放的能量多 （2）地球上聚变燃料的储量丰富 （3）轻核聚变更安全、清洁 （4）反应中放射物质的处理较易 2.实现核聚变的难点： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； 磁约束 目前，解决这些难题的途径之一是利用等离子体 当用强大的电流向核聚变燃料氘（气体）放电时， 就能产生几千万甚至上亿摄氏度的高温，同时使 氘原子分离成带正电的和带负电的粒子，从而形成 了“等离子体” 用强磁场能够促使高温下的带电粒子会聚成细柱状而 不飞散，这样就能根据需要来控制核聚变反应的速度 惯性约束 将具有巨大能量的激光用透镜形成一个极小的焦斑，这样就能产生极高的温度，利用这一高温，可使处在焦斑处的液态氘逐渐地向四周形成聚变反应。 磁约束与托卡马克核聚变装置 *