7　核聚变教学设计模板

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核聚变

知识与技能

1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．了解可控热核反应及其研究和发展. 3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。

知识预览

1．聚变及其条件

（1）氢的聚变反应：

21H+21H→31He+11H+4 MeV、

21H+31H→42He+10n+17.6 MeV （2）释放能量：ΔE＝Δmc2＝17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍

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。

热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107

K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！

上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。

氢弹爆炸原理是什么？

2．可控热核反应

（1）聚变与裂变相比有很多优点

目前，人们还不能控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平。

（2）可控热核反应发展进程

例1：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：mα=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，求出该核反应所释放出来的能量。

课后巩固

1．把两个质量较________的原子核结合成质量较________的原子核的过程叫_______________，由于这种反应需要在几百万度的高温下进行，所以也叫_________________。

2．轻核聚变与重核裂变相比有更多的优点，第一，轻核聚变产能效率较________；第二，地球上核聚变燃料的储量______________；第三，核聚变更____________、更清洁。科学家设想的受控热核反应有两种方案：即______________和_______________。

3．关于轻核聚变，下列说法正确的是

(

) A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量

B．同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多

C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积

D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能

4．关于我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站，下列说法正确的是

(

) A．它们都是利用核聚变释放核能

B．它们都是利用核裂变释放核能

C．两者的核燃料都是纯铀235 D．前者是利用核聚变释放核能，后者是利用核裂变释放核能

5．一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子质量为1.0073u，中子质量为1.0087u，氚核质量为3.0180u，

（1）写出核反应方程；

（2）求该反应中释放的核能。

6．四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106eV的能量，

（1）写出核反应方程；[来源:Zxxk.Com]

（2）计算1g氢核完成该反应后释放的核能。

（3）求平均每个核子放出的能量。

来源:Z*xx*k.Com]

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