原子能及其和平利用課件

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Email:Email:AdvancedPhysicsoftheTime當代物理前沿12鄧小平指出：“科學技術是第一生產力?！爆F(xiàn)代科學技術已經成為社會發(fā)展的推動力，影響著國家的經濟實力、政治實力、軍事實力?，F(xiàn)代科學技術的發(fā)展一日千里，尤其在信息技術和生物技術方面的發(fā)展速度令人震驚。通過這門課的學習，提高我們的科學素養(yǎng)。作為二十一世紀的大學生，應當時刻關注科技的發(fā)展，并積極投身進去，終身學習，不被時代所淘汰。寫在前面2鄧小平指出：“科學技術是第一生產力?！睂懺谇懊?課程要求積極參與課堂討論結合本人學科專業(yè)，寫出總結與體會考核：考試60%

出勤和課堂表現(xiàn)40%3課程要求積極參與課堂討論4物理者，萬物之理也。物理學最早被稱為自然哲學，是哲學專門研究自然界的分支。近代，中國物理學一直落后于西方，它的現(xiàn)狀和發(fā)展很基本上是由世界物理學現(xiàn)狀及發(fā)展所決定的。4物理者，萬物之理也。5物理學理論物理粒子物理及原子核物理原子分子物理凝聚態(tài)物理光學聲學等離子體物理無線電物理理論物理實驗物理應用物理一級學科二級學科5物理學理論物理理論物理實驗物理應用物理一級學科二級學科6原子能及其和平利用6原子能及其和平利用71896年,貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾鹽的放射現(xiàn)象。這是人類歷史上第一次在實驗室里觀察到原子核現(xiàn)象，是核物理學的開端。獲1903年度諾貝爾物理學獎A.H.貝克勒爾（法）1852-1908

倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后,彭加勒(法)認為“X射線可能跟熒光屬于同一機理”,在他的建議下,貝克勒爾著手驗證,終于發(fā)現(xiàn)鈾鹽有預期效果.同時發(fā)現(xiàn)這種射線跟熒光不一樣,不需要外來激發(fā).進一步的研究表明這是有別于X射線的輻射,他稱之為“鈾輻射”.貝克勒爾得到的第一張鈾輻射照片1.關于原子核的歷史回顧貝克勒爾是研究熒光和磷光現(xiàn)象的世家子弟，于1892年擔任巴黎自然歷史博物館教授,而此職位是他祖父和父親曾擔任過的…偶然？必然？71896年,貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾鹽的放射現(xiàn)象。這是人類歷史J.J湯姆遜，英，1856-1940

1897年,J.J湯姆遜通過對陰極射線的研究測定了電子的荷質比從而在實驗上發(fā)現(xiàn)了電子.

1925年,G.P湯姆遜證實電子的波動性.與戴維遜同獲1937年度諾貝爾物理學獎.

J.J.湯姆孫曾師從瑞利,并于1884年（時年28歲）接替瑞利任卡文迪許實驗室主任（長達35年），經他培養(yǎng)的研究人員中有7人獲過諾貝爾獎.獲1906年度諾貝爾物理學獎在19世紀末物理學的三大發(fā)現(xiàn)中，如果說X射線和放射性的發(fā)現(xiàn)具有某種偶然性,那么，電子的發(fā)現(xiàn)卻充分顯示了科學發(fā)展的必由之路，它是許多人經過大量實驗和理論研究，進行了長期的科學爭論之后的產物。比起前兩件來，電子的發(fā)現(xiàn)更有意義，它打破了原子不可分的傳統(tǒng)觀念。打開了通向原子物理學的大門。J.J湯姆遜，英，1856-19401897年,J.J湯姆9

皮埃爾.居里（法）（1859-1906）瑪麗.居里（法籍波蘭）（1867-1934）1897年,居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素釙(Po)和鐳(Ra)

她們的女兒(1897-1956)和女婿(1900-1958)因發(fā)現(xiàn)人工放射性獲1934年諾貝爾獎.共同獲1903年度諾貝爾物理學獎貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了居里夫婦的興趣.他們發(fā)現(xiàn)有多種元素會自發(fā)輻射,并著手尋找新的輻射元素.

1898年7月,他們發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦分離物的放射性比同質量的鈾強400倍.確證放射性來自分離物內的一種微量元素.最終找到了特別強的放射性物質.居里夫婦建議稱之為釙（Polonium）,為的是紀念祖國波蘭.進一步的分離實驗發(fā)現(xiàn)鋇鹽有更強的放射性,認為還有第二種放射性更強的物質,他們命名為鐳.最終得到放射性比鈾強10萬倍的鐳的化合物結晶.后來他們用4年時間從8噸礦渣中提取了0.1g純鐳鹽用于實驗.1902年測得鐳的原子量為225,找到兩根明亮的特征譜線.至此,鐳的存在得到公認.9皮埃爾.居里（法）（1859-1906）1897年,居里10

1920年5月,美國記者麥隆內夫人在巴黎簡陋的實驗室訪問居里夫人,問道：“難道這個世界上就沒有你想要的東西？”“有,1克鐳.以便我的研究.可18年后的今天我買不起,它的價格太貴了.”居里夫人的高尚品質麥隆內夫人回國后在全美婦女中為其募捐獲得成功,1921年5月20日,美國總統(tǒng)將公眾捐獻的1克鐳贈與居里夫人.數(shù)年后,當居里夫人想在故國波蘭華沙假設一個鐳研究院治療癌癥時,美國公眾再次為她捐贈了第二克鐳.居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳后,放棄專利,公布提純方法?！皼]有人應該因鐳致富,它是屬于全人類的?！薄叭祟愋枰朴趯嵺`的人,他們能從工作中取得較大的收獲,既不忘記大眾的福利,又能保障自己的利益.但人類也需要夢想者.需要醉心于事業(yè)的大公無私.”101920年5月,美國記者麥隆內夫人在巴黎簡陋的實驗室訪11居里夫婦在工作中遭受了大劑量的輻射。居里夫人后來長期患惡性貧血癥。弗列德利克·約里奧曾檢驗過她當年的實驗記錄本，發(fā)現(xiàn)全都嚴重沾染了放射物。她當年用過的烹調書，50年后再檢查，還有放射性。

1934年居里夫人在經過長期惡性貧血折磨后去世。她的女兒伊倫和女婿弗列德利克·約里奧也因惡性貧血癥相繼于1956年和1958年去世。居里的一家有4人獲諾貝爾物理獎，做出了巨大貢獻，他們自己卻被鐳奪去了寶貴的生命。11居里夫婦在工作中遭受了大劑量的輻射。居里夫人后來長期患12盧瑟福(E.Rutherford）英國物理學家，(1871-1937),新西蘭人,1908年獲得諾貝爾獎。證實了α射線為,β射線為電子;提出了原子的核式模型;首次實現(xiàn)人工核反應;培養(yǎng)了10位諾貝爾獎獲得者.查德威克（J.Chadwick）英國物理學家(1891-1974)，盧瑟福的助手。1935年因發(fā)現(xiàn)了中子獲得諾貝爾獎。中子的發(fā)現(xiàn)被認為是原子核物理的誕生。12盧瑟福(E.Rutherford）英國物理學家，(113費米（E.Fermi）意大利物理學家(1901-1954)，1938年獲得諾貝爾獎。發(fā)明了熱中子鏈式反應堆。丁肇中，(1936—)與B.里克特分別發(fā)現(xiàn)J、ψ粒子，找到了美夸克存在的證據(jù)，1976年獲諾貝爾獎。13費米（E.Fermi）丁肇中，(1936—)141896：H.Becquerel發(fā)現(xiàn)了鈾(U)放射現(xiàn)象;1897：居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙(Po)和鐳(Ra);1899：盧瑟福發(fā)現(xiàn)α

,β射線；

1900：維拉德發(fā)現(xiàn)γ射線;1903：盧瑟福證實α射線為,β射線為電子；

1911：盧瑟福提出原子的核式模型；

1919：盧瑟福首次實現(xiàn)人工核反應，發(fā)現(xiàn)了質子。

1932：J.Chadwick發(fā)現(xiàn)了中子;1934：F.&I.Joliot-Curie發(fā)現(xiàn)人工放射性；

1939：O.Hahn等人發(fā)現(xiàn)重核裂變；

1939：N.Bohr等提出液滴模型;1942：E.Fermi發(fā)明熱中子鏈式反應堆；

1945：在奧本海默(美)領導下,原子彈試爆成功；（廣島）

1952：在泰勒(美籍匈牙利人)領導下，氫彈試爆成功；

1952：前蘇聯(lián)建成第一個核電站.141896：H.Becquerel發(fā)現(xiàn)了鈾(U)放射現(xiàn)象151958：我國建成第一座重水型原子反應堆;1964：我國第一顆原子彈試爆成功；

1967：我國第一顆氫彈試爆成功；

1969：我國首次成功地下核實驗；

1984：我國受控熱核聚變實驗裝置順利啟動；

1988：北京正負電子對撞機首次對撞成功；

1991：秦山核電站發(fā)電成功;最早發(fā)現(xiàn)原子核一分為三的錢三強“兩彈元勛”鄧稼先151958：我國建成第一座重水型原子反應堆;最早發(fā)現(xiàn)原子16原子核由質子和中子組成,質子和中子由夸克組成.目前已經明確夸克有6種,它們和電子等6種輕子被認為是物質最基本的組成單元.核的線度只有原子的萬分之一,但質量卻占原子質量的99%以上.近年來的實驗已經有了夸克可能是由更小的粒子組成的跡象,仍有待進一步研究.16原子核由質子和中子組成,質子和中子由夸克組成.目前已172.原子核的組成核的組份原子核對原子性質起主要貢獻的是核的質量和電荷。元素的物理、化學性質或光譜特性主要與核外電子有關，而放射性現(xiàn)象則歸因于原子核。核外電子的行為對原子核的影響甚微,可不予考慮。原子質量單位u同位素原子質量的1/12原子核質量數(shù)A原子的質量都接近于一個整數(shù),這個整數(shù)稱為…核子中子和質子統(tǒng)稱核子原子核的質量一般可用質譜儀測定，其測量精度可達172.原子核的組成核的組份原子核對原子性質起主要貢獻的是核18核素及其標記元素:質子數(shù)相同的一類原子.核素:具有相同質子數(shù)和相同中子數(shù)的一類原子核.核素符號A:質量數(shù)(核子數(shù))Z:質子數(shù)(原子序數(shù))

N＝A-Z:中子數(shù)同位素:Z相同但N不同的核素.例如同中子異位素:N相同但Z不同的核素.同量異位素:A相同但Z不同的核素.同質異能素:A和Z均相同但能量狀態(tài)不同的核素.迄今為止發(fā)現(xiàn)的2000多個核素中，有300多個天然核素(280多個穩(wěn)定核素，60多個放射性核素)，其余1600多個是自1934年以來人工合成的放射性核素。例如例如例如18核素及其標記元素:質子數(shù)相同的一類原子.核素:具有相同質19核素圖核素的穩(wěn)定區(qū)：穩(wěn)定核素幾乎全落在一條光滑曲線上或緊靠其兩側,此區(qū)域稱核素的穩(wěn)定區(qū).對于輕核,這條曲線與直線N＝Z重合,當N、Z增大至一定數(shù)值后,穩(wěn)定線逐漸向位于穩(wěn)定線N＞Z的方上側的為缺中子向偏離.核區(qū),下側為豐中子核區(qū).

中子數(shù)和質子數(shù)過多或過少的核素都不穩(wěn)定.中科院近物所.新核素圖.114種元素.3070個核素19核素圖核素的穩(wěn)定區(qū)：穩(wěn)定核素幾乎全落在中科院近物所.新核20§2核的基本特性之一：核質量質量虧損原子核的質量與組成它的核子質量之和的差值.用原子質量可表示為氫原子的質量核的結合能B結合能：核子結合為某種核時釋放的能量.表明:虧損的質量轉化為能量的釋放.or:核能的釋放以質量虧損為代價.

通過實驗測出原子的質量M,即可由上式求出各種核素的結合能,反之亦然.因此,核的質量和結合能兩詞經?？傻葍r使用.但至今仍無法從第一性原理導出核質量(或結合能)公式,以算出其它核素的質量(或結合能).平均結合能(比結合能)原子核中每個核子結合能的貢獻,標志核子結合的松緊程度.20§2核的基本特性之一：核質量質量虧損原子核的質量與組成210.0023893u減少的質量

質量虧損△m核的結合能B

210.0023893u減少的質量質量虧損△m核的結合能B22核的結合能圖

核素圖和核的結合能圖是原子核物理學中最重要的兩個圖2)A=40--120的中等核ε較高,幾乎為一常量.3)輕核和重核的ε較中等核低。ε≈8.6MeV

1)當A＜30時,曲線有起伏的上升.其中,偶偶核(奇奇核)的ε有極大(小)值,具有較高(低)的穩(wěn)定性;[偶偶核(奇奇核):Z、N均為偶(奇)數(shù)]原子能（核能）原子核結合能發(fā)生變化時釋放的能量獲得核能的兩個途徑

1)重核裂變2)輕核聚變22核的結合能圖核素圖和核的結合能圖是原子核物理學中最重要23§3核力核力：核子緊密結合形成高密度核的力核的半徑(由實驗規(guī)律給出):經驗常數(shù)核的質量密度：核力的基本性質

1)核力是具有飽和性的短程力核力的兩個重要特性:短程性飽和性核力是一種短程強相互作用力,只作用于相鄰的核子.核的結合能近似與A成正比,比結合能B/A近似為常數(shù),表明核力是具有明顯飽和性的交換力.核的結合能正比于核的體積,這與液體相像.2)核力是與電荷無關的強相互作用核力強度約為庫侖力的100倍.海森堡于1932年假設：a)電荷對稱性:質子間、中子間的核力相等;b)核力與電荷無關:質子和中子間的核力相等.

此假設于1937年為實驗初步證明,1946-1955年間為更精確的實驗確證23§3核力核力：核子緊密結合形成高密度核的力核的半徑(243)核力在極短程表現(xiàn)為斥力核子的作用勢：由p-p、n-p的散射實驗得出r0r0r/fm00.8210核力表現(xiàn)為“斥力”核力表現(xiàn)為“強引力”核力消失核子間距＜2fm范圍內,還有很多問題有待解決。因無法制備純中子靶而無法進行n-n散射實驗,但間接實驗證明有相似的大致規(guī)律)。4)核力與自旋有關兩核子自旋平行時總自旋為1,此時作用力較強.(核子自旋平行和自旋相反時散射截面也不同)243)核力在極短程表現(xiàn)為斥力核子的作用勢：由p-p、n-p25原子能的釋放模式重核裂變從結合能圖知,重核裂變?yōu)閮蓚€中等核時,平均結合能將增加1MeV左右,即每個核子平均貢獻1MeV左右的能量.平均來看,每個裂變時將釋放的能量約為200MeV。釋放的能量表現(xiàn)為碎片、放出的中子及相伴發(fā)生的β衰變產物的動能.

裂變釋放的能量一個鈾核能提供的能量幾乎是化學反應中一個原子提供能量(一般不到10MeV的能量)的一億倍.最重要的一點是鈾核裂變平均要放出2.5個中子,而這些中子是維持鏈式反應所必需的,即“中子的再生率≥1”E.Fermi,意大利，1901-1954獲1938年度諾貝爾物理學獎費米的主要貢獻：用中子輻照產生新放射性元素以及用慢中子引起核反應的有關發(fā)現(xiàn)25原子能的釋放模式重核裂變從結合能圖知,重核裂變?yōu)閮蓚€中等26

1934年，費米小組用中子轟擊，對得到的放射性產物半衰期的測定表明它不屬于其它重元素！這其實是重核裂變的最早證據(jù)。但他們作出錯誤判斷，猜想那是“第93號元素”同時說明證據(jù)不足。但當時羅馬大學物理研究所所長柯比諾卻在國王出席的科學院會議上宣布發(fā)現(xiàn)第93號元素，引起新聞界的宣揚，吹捧這是法西斯主義在文化領域的勝利。費米于1938年借領取諾貝爾獎之機由意大利遷居美國。在美軍方支持下，于1941.12開始領導“曼哈頓工程”。核裂變原料占天然鈾的0.72%，自然界僅有的能由熱中子引起裂變的核素,占天然鈾的99.27%，可用來生產核原料：1939年發(fā)現(xiàn)裂變時,世界上沒有濃縮鈾，當時還未發(fā)現(xiàn)钚1945年美試爆的第一顆原子彈原料：261934年，費米小組用中子轟擊，對得到的放射性產物27臨界體積在純鈾中,中子易從其表面逃逸而使反應中止。只有當其體積大于“臨界體積”時才能發(fā)生鏈式反應。軼事斯羅達博士：用手阻止核爆炸的人二戰(zhàn)期間的一天,加拿大核物理學家斯羅達博士在實驗室主持原子彈引爆臨界試驗工作,研究兩塊被放在軌道上的濃縮鈾對合的臨界質量.撥動鈾塊的螺絲刀突然滑落,兩塊鈾在軌道上相向滑動.就在兩塊鈾即將滑到一起的關鍵時刻,斯羅達奮不顧身地用雙手把它們阻隔開,避免了一起核爆炸.斯羅達受到高劑量的致命輻射,出事之后的第九天他離開了人世.加拿大政府和人民為了表彰這位優(yōu)秀科學家對人類所做的貢獻,把他譽為“用雙手掰開原子彈的人”.減速劑欲使裂變反應持續(xù),關鍵在于使中子減速.目前常用的減速劑是重水和石墨.1942年世界第一個反應堆用石墨為減速劑.我國1958年建成的反應堆用重水為減速劑。

反應堆的控制棒用吸收中子很強的鎘或硼制成。鏈式反應大約1秒鐘可產生1000代中子，解決的辦法是靠“緩發(fā)中子”。在設計反應堆時,要使緩發(fā)中子放出后才達到臨界,才能使鏈式反應進行.因此有足夠的時間來控制反應速度.27臨界體積在純鈾中,中子易從其表面逃逸而使反應中止。只有當282829原子彈發(fā)生鏈式反應爆炸35種元素的200多種核素鈾-235的臨界質量約為1kg.任何有核反應堆的國家都不難得到爆炸級的裂變材料，原子彈的基本設計又如此簡單,從而為防止核武器擴散帶來了困難。29原子彈發(fā)生鏈式反應爆炸35種元素的鈾-235的臨界質量301964年10月16日15時,中國在本國西部地區(qū)試爆成功一顆原子彈蘑菇云發(fā)展圖301964年10月16日15時,中國在本國西部地區(qū)試爆成功31

“小玩意兒”钚裝藥重6.1千克，TNT當量2.2萬噸，試驗中產生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個大氣壓，致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個巨大的彈坑。在半徑為400米的范圍內，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質，半徑為1600米的范圍內，所有的動物全部死亡?！奥炱婀猱惒?有如圣靈逞威,只有一千個太陽,才能與其爭輝.我是死神，我是世界的毀滅者.”

“原子彈之父”奧本海默在核爆觀測站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩：31“小玩意兒”钚裝藥重6.1千克，TNT當量2.2萬噸32

在長崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團，爆炸產生的氣流、煙塵直沖云天，高達12英里多。美國原子彈突襲廣島和長崎造成了巨大的毀傷。廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼，6.4萬人喪生，7.2萬人受傷，傷亡總人數(shù)占全市總人口的53%。長崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡8.6萬人，占全市總人口的37%。這是美國在日本投擲的兩顆原子彈

“小男孩”4.5t1945.8.6投至廣島槍法鈾彈“胖子”5t1945.8.8投至長崎內爆钚彈32在長崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團，爆炸產33痛苦的回憶原子彈在日本造成的……瘡滿目痍33痛苦的原子彈在日本造成的……瘡滿目痍34輕核聚變輕核聚變中,每個核子貢獻的能量是3.6MeV,大約是裂變時每個核子貢獻能量的4倍.氘核靠短程核力聚合在一起，核子間距r<10fm才會有核力作用，r=10fm時的庫侖勢壘高度為：兩個氘核的聚合必須克服這個勢壘,即每個氘核至少需要72keV的動能.假如視其為平均動能,由可得出相應的溫度為

考慮到粒子的勢壘貫穿幾率和部分粒子的動能大于平均動能,從理論上估計,聚變溫度約為

在此溫度下所有原子均電離而形成等離子態(tài).

說明1）以上計算時取核子間距r=10fm。若按估算的氘核半徑1.51fm計算,則Ec將為942keV….2)以上考慮系以經典物理的看法。實際上還要考慮量子隧穿效應等。但研究表明，用擊靶方式引發(fā)聚變的效率太低。（一百萬個氘核打在靶上，只有一個可能進行聚變反應…）34輕核聚變輕核聚變中,每個核子貢獻的能量是3.6MeV,35宇宙中主要能源由核聚變提供,太陽發(fā)生的是兩種輕核聚變反應.太陽能：引力約束聚變C循環(huán)(貝蒂循環(huán)）（1938年)p-p循環(huán)(克里齊菲爾德循環(huán))兩種循環(huán)總的效果相同,均為：

4個質子的聚變過程中每個質子貢獻6.7MeV,比裂變時每個質子的貢獻大八倍,比化學能大一億倍.太陽釋放的能量相當于每秒種爆炸900億枚百萬噸級的氫彈.天文研究表明,按太陽總質量的75%為氫計算,其熱核反應可維持750億年.35宇宙中主要能源由核聚變提供,太陽發(fā)生的是兩種輕核聚變反應36核聚變由輕核聚合成中等核的過程.實現(xiàn)聚變反應的三個條件等離子體的溫度足夠高;等離子體的密度足夠大;所需的高溫和密度須維持足夠長的時間.

1957年,勞遜將以上三個條件定量化(對dt反應)形成勞遜判據(jù),這是實現(xiàn)聚變反應并獲得能量增益的必要條件.勞遜判據(jù)太陽的熱核聚變由萬有引力約束，這需要有恒星那樣大的質量，這不僅在地球上做不到，即使在太陽系最重的木星上也不能實現(xiàn)。36核聚變由輕核聚合成中等核的過程.實現(xiàn)聚變反應的三個條件等37在地球上實現(xiàn)受控核聚變的約束方式磁約束慣性約束磁約束帶電粒子在磁場中繞B線作拉莫旋進，橫越B線的運動受到限制，此為磁場能夠約束等離子體的基本原理。但在磁場中等離子體不穩(wěn)定，難于長時間將粒子約束在等離子體內，這就是磁約等離子體的基本困難。

1958年以來形成大規(guī)模國際交流合作，1992年在最大一代托卡馬克（譯為“環(huán)流器”）裝置上成功地進行了DT放電，聚變功率從7.5MW提高到10MW。2006年國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目正式啟動…慣性約束聚變巴索夫（前蘇諾貝爾獎得主）于20世紀60年代提出。不加外力而依靠聚變燃料自身慣性，在高溫高壓下短時間內完成聚變反應。氫彈實現(xiàn)的就是慣性約束。而可控的慣性約束必須在mm量級的靶內實現(xiàn)才不會產生災難性后果，在技術上的難點很多。37在地球上實現(xiàn)受控核聚變的約束方式磁約束慣性約束磁約束帶38聚變與裂變能裂變D3He4HeTULi聚變聚變能裂變能原子質量平均結合能Fe38聚變與裂變能裂變D3He4HeTULi聚變聚變能裂變能原THANKYOUSUCCESS2023/7/3039可編輯THANKYOUSUCCESS2023/7/26340核聚變反應D+T=n+4HeD+T=p+3He40核聚變反應D+T=n+4He41受控熱核聚變

10克氘＋15克氚

＝>人一生所需能源

500升海水含10克氘無環(huán)境污染及長壽命放

射性廢料41受控熱核聚變10克氘＋15克氚

＝>42聚變需要億度高溫勞遜判據(jù)（Q＝1）T>10keV（1億度）nt>3x1020m-3s聚變需要億度高溫42聚變需要億度高溫勞遜判據(jù)（Q＝1）聚變需要億度高溫43實現(xiàn)聚變的三種途徑43實現(xiàn)聚變的三種途徑44

主要參數(shù)Pf=500MWQ>10T=500sR=6.2mA=2.0mIp=15MAB=5.3TV=837m3S=678m2Pin=73MW46億美元ITER：我們的托卡馬克聚變實驗堆44主要參數(shù)46億美元ITER：我們的托卡馬克聚變實驗堆45法國人的夢想2005年6月28日ITER：Cadarache45法國人的夢想2005年6月28日46磁約束聚變研究進展磁約束聚變研究進展46磁約束聚變研究進展磁約束聚變研究進展47磁約束受控聚變研究進展30年聚變三乘積提高10萬倍平均每1.8年翻一番47磁約束受控聚變研究進展30年聚變三乘積提高10萬倍48美國Nova激光聚變裝置1985年建成，10路45000焦耳，1納秒2倍頻/3倍頻48美國Nova激光聚變裝置1985年建成，10路49美國國家點火（NIF）激光聚變裝置2003年建成,192束180萬焦耳，3納秒500TW，近紫外光49美國國家點火（NIF）激光聚變裝置2003年建成,150激光聚變電站50激光聚變電站51環(huán)流器1號環(huán)流器2號國內有關裝置51環(huán)流器1號環(huán)流器2號國內有關裝置52神光II、星光II激光聚變裝置52神光II、星光II激光聚變裝置535354545580年代我國建成的三大高能物理研究裝置上左：北京正負電子對撞機.1988.10建成。包括北京譜儀、北京同步輻射裝置上右：蘭州重離子加速器.1989.11建成。系當時僅次于法、日的大型回旋加速器下右：合肥同步輻射裝置1989.4建成。主要用于粒子光譜的研究5580年代我國建成的三大高能物理研究裝置上左：北京正負電子56Beijing,China（大型通用探測器）北京正負電子對撞機（外景）56Beijing,China（大型通用探測器）北京正負電572006.11.21,中國,歐盟,俄羅斯,印度,日本,韓國,美國經長達十年的談判最終簽字，決定將其建在法國南部.這項計劃花費128億美元，目的是研究清潔而且無限的能源.建設過程預計超過十年,工程從2008年開始.國際熱核聚變實驗堆（ITER）裝置示意圖.572006.11.21,中國,歐盟,俄羅斯,印度,日本,582006.9.28,中國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設計、自主建造而成的新一代熱核聚變裝置EAST首次成功完成放電實驗,獲得電流200千安、時間接近3秒的高溫等離子體放電.EAST成為世界上第一個建成并真正運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置.582006.9.28,中國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設59氫彈：慣性約束聚變

輕核聚變反應中,氘(d)與氚(T)的反應截面最大而釋放能量最多：氘化鋰(

)可作為氫彈的原料氫彈的原理：引爆普通炸藥引發(fā)裂變反應,產生高溫高壓同時放出大量中子,中子與反應產生氚，發(fā)生d+T聚變反應.

典型氫彈（裂變彈）的能量爆震和沖擊波(50%)熱輻射(35%)欲使這兩部分能量相對減少,就要增加產生的中子數(shù)量,使聚變的貢獻大于裂變貢獻,這使人們進一步研究中子彈.但純聚變彈至今仍實現(xiàn)不了.氫彈的本質是利用慣性力約束高溫等離子體(動力性約束).

人工約束較為成功的是激光慣性約束,此外還有電子束、重離子束的慣性約束方案,但這些人工慣性約束目前還僅限于理論,實踐上還未獲成功.可控核聚變最有希望的是磁約束.59氫彈：輕核聚變反應中,氘(d)與氚(T)的反應截面最大60

1967.6.17，中國第一顆氫彈在西部地區(qū)上空試爆成功（比1000個太陽還亮）（距中國第一顆原子彈試爆成功不到3年）601967.6.17，中國第一顆氫彈在西部地區(qū)上空試爆成611946年7月25日(二戰(zhàn)結束之后將近一年)，史上第一場水下原子彈試爆釋出了一團一英里高的蒸汽云，最頂部是一道道上升的水柱。在基部的地方，爆炸風擴散的震波看起來像個白色的圓圈，吞噬了一支無人的海軍船隊。這場試爆是“十字路口行動”（美國軍隊在太平洋馬紹爾群島進行的一系列核子試爆）的一部分，是地球上引爆過的第五顆原子彈。611946年7月25日(二戰(zhàn)結束之后將近一年)，史上第一場621952年11月1日，世界的第一顆氫彈在太平洋的埃尼托威克環(huán)礁上方引爆，震撼了天際。這場美國的試爆行動代號「艾薇麥克」，把附近島嶼的植被全部連根拔起、造成了一個直徑超過一英里的坑，並把大塊大塊受到放射線污染的珊瑚炸到50公里以外的地方。621952年11月1日，世界的第一顆氫彈在太平洋的埃尼托威63核彈爆炸的瞬間63核彈爆炸的瞬間64令人恐怖的美麗64令人恐怖的美麗656566核反應堆

通過受控核裂變反應獲得核能的裝置,可使裂變產生的中子數(shù)等于各種過程消耗的中子數(shù),以形成所謂的自持鏈式反應.66核反應堆通過受控核裂變反應獲得核能的裝置,可使裂變產67秦山核電站核電是一種清潔能源1995年一些國家核電占其總電力的比率67秦山核電站核電是一種清潔能源1995年一些國家核電占其總68反應堆68反應堆69我國于1958年建成的首座重水反應堆69我國于1958年建成的首座重水反應堆70中國現(xiàn)有核電站6座浙江省----秦山核電站（一、二、三期）廣東省----大亞灣核電站和嶺澳核電站，江蘇省----田灣核電站

未建成或在建：

三門核電工程項目（浙江南部）

陽江核電站（廣東陽江）

煙臺海陽核電站、威海乳山核電站、威海榮成核電站遼寧紅沿河核電站

70中國現(xiàn)有核電站6座71核電“遠景規(guī)劃”

2005年，中國宣布將在2020年前建成30座核電機組，核電裝機容量將從目前已經投產和在建的870萬千瓦增加到4000萬千瓦，從目前的占全國電力裝機總容量的2.3％提升到4％。

71核電“遠景規(guī)劃”722007年8月18日，紅沿河核電站1號機組核島第一罐混凝土開始澆灌，標志著主體工程正式開工722007年8月18日，紅沿河核電站1號機組核島第一罐混凝73核電的安全問題 核電是一種安全的能源。

首先,核電站是可控制的核反應裝置,即使在失控或堆芯損壞等嚴重事故情況下,裂變反應最終會