7　核聚变教案3

核聚变

（一）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。

（二）过程与方法

通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力

（三）情感、态度与价值观

1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。

2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。

★教学重点

聚变核反应的特点。

聚变反应的条件。

★课时安排

1 课时

★教学过程

复习：

什么是核裂变？核裂变的特点是什么？

请同学回答。

核裂变：质量数较大的核分裂成几个中等质量的核，放出核能的过程。

根据核子的平均质量随核子数变化的图线，可以看到，几个中等质量的核结合成质量较大的核，也有质量亏损，也会放出能量，这种能量是否能够被利用呢？

一、轻核聚变

学生阅读课文，并回答下列问题：

（1）什么叫轻核的聚变？

（2）发生轻核聚变的条件是什么？

（3）与裂变相比，聚变的优缺点是什么？

（4）现在的技术能否实现可控热核反应？

1．轻核的聚变

把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做轻核的聚变，简称聚变。

常见的聚变反应有：

2231

HHHH4Me11112341

HHHen17.6Me11202．发生聚变的条件

要使轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到1015m，由于原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有很大的动能。

怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？

方法之一：就是将物质加热。温度越高，分子的热运动越剧烈，分子热运动的平均动能越大。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具有足够的动能，可以克服原子核间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变。因此，聚变反应又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。

根据你所知道的，还能通过什么方法实现核聚变？

日英开发出激光核聚变新方法，有关论文发表在近日出版的英国《自然》杂志上。有人提出利用电解重水的方法实现低温核聚变，但是未经证实。

3．聚变反应的特点

（1）

和裂变相比，聚变反应释放的能量更多

例如，一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是：

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HHHen1120给出数据，让学生计算该核反应释放的能量。

氘核的质量：mD=2.014 102u 氚核的质量：mT=3.016 050u 氦核的质量：mα=4.002 603u 中子的质量：mn=1.008 665u 1u=1.660 6×10－27kg，e=1.602 2×10－19C 根据质能方程，释放出的能量

△E=△m·c2

2

(mmmm)cDTn27820.0188841.660610(3.010)

191.602210＝17.6 MeV 平均每个核子放出的能量约为3.3 MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1 MeV。

（2）聚变材料丰富

1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油。

常见的聚变反应：

2231

HHHH4Me11112341

HHHen17.6Me1120在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物。所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成成分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。

（3）

安全、无污染

聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性，不污染周围环境。而常规裂变反应堆会产生寿命长、放射性较强的核废料，容易引起环境污染。

可见，轻核的聚变是一种理想的解决能源的途径。通过阅读课本和大家查找的资料了解目前对聚变能的应用情况。

四、热核反应的应用

（1）氢弹。氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应。

利用原子弹爆炸时产生的超高温，使氘和氚发生热核反应，在极短的时间内释放出大量的能量。

1

HHHen17.6Me120氢弹中用的1H不太容易获得，而且不能储藏很久，所以，有些氢弹用3Li来提供1H，其反应式为

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LinHHe4.8Me30123632341产生的氚与氘进行热核反应，又放出17.6兆电子伏特的能量。

氢弹比原子弹复杂一些，它需要用原子弹来引爆以获得热核反应所需的高温，而这些原子弹又要用普通炸药点燃。

要使聚变反应所产生的能量用于和平目的，则需实现可控热核反应。

2．可控热核反应

据专家估计，可控热核聚变可能在本世纪40年代投入商业运营，人类从此将拥有用之不竭的洁净能源。在这个中外科学家百年共同努力的造福人类的“千年工程”上，人们将会看到中国人用HT—7搭建的里程碑。相关内容可上网查询。

课堂练习

长江作业本及活页卷的相应练习