原子核的融合與核能

1、高級中學(xué)物理 （下冊）第十一章原子核與核能11-6 ：原子核的融合與核能 1211-6 ：原子核的融合與核能一、 核子的質(zhì)量與原子序的關(guān)係：. 為什麼核分裂或核融合在反應(yīng)後質(zhì)量會減少，根據(jù)質(zhì)能互換質(zhì)量公式產(chǎn)生巨大能量呢？核子. 當(dāng)我們觀察每一核子的質(zhì)量隨其原子序變化的關(guān)係曲線時(shí)，1 2692發(fā)現(xiàn)可發(fā)現(xiàn)曲線呈變體的 V 字形，曲線在原子序?yàn)闅?鐵鈾時(shí)出現(xiàn)極小值，亦即鐵原子核內(nèi)每一核子的質(zhì)量在所有元素中是最小。. 原子序大於鐵的元素，原子序愈大，則每一核子的質(zhì)量也愈大，當(dāng)一個(gè)大的原子核分裂成兩個(gè)或多個(gè)較小的原子核，雖然分裂前後核子的個(gè)數(shù)一樣，但分裂後總質(zhì)量。故發(fā)生核分裂的原子核大多是原子序大的元素

2、(如鈾等 )。. 原子序小於鐵的元素，原子序愈小，則每一核子的質(zhì)量也愈大，當(dāng)兩個(gè)較小的原子核融合成一個(gè)較大的原子核，即使融合前後的核子個(gè)數(shù)相同，但融合後總質(zhì)量變少，因此可以核融合後也可以產(chǎn)生大量的能量。核融合的原子核大多是原子序小的元素。二、 核融合：. 當(dāng)兩個(gè)輕的原子核聚合成較重的原子核時(shí)，若反應(yīng)後的總質(zhì)量較反應(yīng)前減少，則可釋放出能量，此過程稱為核融合。. 氘與氚的核融合：(1) 例如氘 ( 21 H)和氚 ( 31 H)皆為氫的同位素，氘核有一個(gè)子和一個(gè)子，氚核有一個(gè)子和二個(gè)子。當(dāng)氘核和氚核融合時(shí)，產(chǎn)生氦核，並產(chǎn)生一個(gè)中子且釋放出能量。高級中學(xué)物理 （下冊）第十一章原子核與核能11-6 ：

3、原子核的融合與核能 13(2) 其反應(yīng)式為： 21 H 13 H (3) 各原子核的質(zhì)量： 21 H2.014102u；31 H 3.016050u24 He4.002603u；01 n 1.008665u-29(4) 反應(yīng)前後質(zhì)量差：m 3.135802 × 10kg(5) 釋出的能量： Emc2 17.59 MeV2.814×-12焦耳10(6) 一公斤的碳燃燒之後僅能產(chǎn)生焦耳的能量，而一公斤的鈾235 分裂可以產(chǎn)生焦耳的能量 ，一公斤的鈾 235 所釋出的能量約為公斤的碳。若氘與氚的融合總質(zhì)量為一公斤，則可產(chǎn)生焦耳的能量，相當(dāng)於公斤的碳燃燒後所產(chǎn)生的能量。(7) 由上

4、述分析可以知道能量釋放的大小為：三、 核融合的條件：. 一千萬度以上的高溫：要使兩個(gè)原子核接近至可以融合在一起，必須克服兩核之間的強(qiáng)大庫侖排斥力 ，所以兩個(gè)原子核需要有足夠大的動能，才能衝過這個(gè)靜電位能障礙。在這種高溫情況下，任何原子的所有電子都已完全游離，形成原子核和自由電子的混合體，稱為離子體或電漿。由於核融合反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行，所以也稱為熱核反應(yīng)。. 星球內(nèi)部的核融合：(1) 美國物理學(xué)家貝特提出核融合理論，指出太陽或其他發(fā)光星體的能量，就是源自於星體內(nèi)部進(jìn)行的核融合反應(yīng)。太陽表面的溫度僅約 K，但其內(nèi)部的溫度估計(jì)高達(dá) 度以上， 反應(yīng)。高級中學(xué)物理 （下冊）第十一章 原子核與核能11-6

5、：原子核的融合與核能 14(2) 太陽最主要的組成物質(zhì)是氫和氦，核融合反應(yīng)每秒鐘將噸的氫熔合成億噸的氦，融合反應(yīng)前後所減少噸的質(zhì)量便化為輻射能釋放出來?！咎柮棵腌娤牡臍洌酆铣珊?，放出J 的能量】四、 核融合的應(yīng)用：. 氫彈：(1) 美國在二次大戰(zhàn)結(jié)束後，為保持軍力上的優(yōu)勢，以對抗當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)，繼續(xù)發(fā)展核子武器的研製。(2) 1952 年 11 月 1 日，第一顆利用融合的氫彈，在太平洋上的一處珊瑚環(huán)礁試爆成功，試爆後，整個(gè)珊瑚環(huán)礁汽化消失。其爆炸的能量約為投擲於廣島的原子彈的倍，故氫彈被稱為超級炸彈。(3) 氫彈的爆炸是在沒有控制的情況下，進(jìn)行核融合反應(yīng)，所需的融合高溫是由內(nèi)藏.的小型先行引爆後產(chǎn)生。乾淨(jìng)的能源：(1) 核融合的反應(yīng)必須先能有效控制，才可用做為發(fā)電的民生用途?？刂坪巳诤戏磻?yīng)的技術(shù)研究，雖已發(fā)展了近半個(gè)世紀(jì)，但目前尚未成熟到可進(jìn)行商業(yè)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)的程度。(2) 由於融合需要數(shù)千萬度的高溫，而所有材料在時(shí)便全已汽化，所以找不到任何材料可用來裝載數(shù)千萬度的融合反應(yīng)物。(3) 核融合是非常乾淨(jìng)的能源，不會造成輻射性的污染，所