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§4 核裂變與核聚變
選擇性必修 第三冊
第五章 原子核
一、核裂變的發現
1.核裂變：物理學中把重核分裂成兩個較輕的核時，釋放出核能的反應叫做核裂變。
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新課講授
（最典型的一種核反應方程式）
2、鈾核的三分裂、四分裂
1947年我國著名物理學家錢三強、何澤慧夫婦在巴黎首先觀察到中子轟擊鈾核的三分裂和四分裂現象。
鈾核裂變的產物是多種多樣的，其他裂變方程還有:
三分裂
四分裂
概率：
二分裂
質量數守恒，電荷守恒
鏈式反應
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中子
條件1：U235的純度
條件2：達到臨界體積（質量）
鏈式反應：重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程。
計算鈾裂變時釋放的能量
例：已知鈾核裂變的反應：
求：一個鈾核裂變釋放的能量；
虧損質量：
釋放能量：
Δm = (mu+ mn) - (mBa+mKr+3mn)
= 0.3578×10－27kg
如果 1 kg 鈾全部裂變，它放出的能量就相當于 2800 t 標準煤完全燃燒時放出的化學能。
=
1 kg
2800 t
二戰時期，美國原子彈突襲廣島和長崎造成了巨大的毀傷。在長崎投擲的原子彈爆炸后形成蘑菇狀云團，爆炸產生的氣流、煙塵直沖云天，高達12英里多，長崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡86000人，占全市37% ；廣島市區80%的建筑化為灰燼，64000人喪生，72000人受傷，傷亡總人數占全市總人口的53%。
原子彈
(濃縮鈾)
核燃料
(石墨、輕水、重水)
吸收中子、控制反應速率
慢中子
二、反應堆與核電站
反應堆：通過可控制的鏈式反應來釋放核能的裝置。
核電站工作流程
第一回路中的水被泵壓入反應堆，通過堆芯時核心反應放出的熱使水的內能增加，水溫升高。第一回路的水進入交換器，把熱量傳給第二回路的水，然后又被泵壓回反應堆。
在熱交換器內，第二回路中的水被回熱生成高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機運轉。
核電站工作流程
三、核聚變
1. 核聚變：兩個輕核結合成質量較大的核，這樣的核反應叫作核聚變。
2. 核聚變條件：使原子核間的距離達到10-15m
3. 實現的方法：把原子核加熱到溫度達到幾百萬開爾文
4. 核聚變應用： 氫彈
5. 天然核聚變： 太陽的核燃燒
6. 核聚變的優點：
① 輕核聚變產能效率高；（相同質量的核燃料，反應中產生的能量比較多）
② 地球上核聚變燃料氘和氚儲量豐富；
③ 輕核聚變更為安全、清潔。
7. 實現可控核聚變的困難：
核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經受如此高的溫度。
8.解決的兩種方案：磁約束 、慣性約束
AC
課堂練習
核聚變
放出
減少
3×10－29
課堂小結

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