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1、1197 核聚变 一、三维目标1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。养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力5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。6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。二、自主学习1聚变及其条件两个轻核结合成 ，这样的反应叫做聚变。思考：请同学们再看看比结合能曲线（图 ，想一想为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？总结（1 ）氢的聚变反应：21H+21H 311H+4 21H+31H 42
2、0n+ ）释放能量： E 均每个核子释放能量 3 上，约为裂变反应释放能量的 3 4 倍请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即 m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。宏观上：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。2聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量 ，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。（1 ）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
3、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 026 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！（2 ）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。思考：氢弹爆炸原理是什么？课本图 氢弹原理图，它需要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所需要的高温，而这些原子炸药
4、又要用普通炸药来点燃。2可控热核反应（1 ）聚变与裂变相比有很多优点请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点？例：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是 21H+31H 420n，其中氘核的质量：m D=02 u、氚核的质量：m T=50 u、氦核的质量：m =03 u、中子的质量：m n=65 u、1u=10e = 10同学们求出该核反应所释放出来的能量。总结：聚变与裂变相比，这是优点之一，即 。常见的聚变反应： 21H+21H 311H+4 21H+31H 420n+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
5、，而氘是重水的组成部分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲，轻核聚变是能源危机的终结者。总结：聚变与裂变相比，这是优点之二， 即地球上聚变 燃料的储量丰富 。如 1L 海水3中大约有 ，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧 300L 汽油。聚变与裂变相比，优点之三，是轻核聚变反应更为 安全、清洁。实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。另外，氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放 射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂就所生成的废物的数量少，容易处理。（2 ）我国在可控热核反应方面的研究和实验发展
6、情况。超导托卡马克实验装置以探索无限而清洁的核聚变能源为目标，这个装置也被通称为“人造太阳” ，能够像太阳一样给人类提供无限清洁的能源。目前，由中科院等离子体物理研究所设计制造的 超导非 圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕，进入抽真空降温试验阶段。我国的科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，模拟太阳产生能量。附：1材料一时间 人物 事件20 年代 阿斯顿 指出：中等大小的原子核结合最紧密，核裂变或轻核聚变都会放出能量，核聚变放出的能量比裂变大许多1920 年 爱丁顿 猜测：太阳的能量来自亚原子粒子的相互作用1926 年 爱丁顿 指出：太阳总体积具有 2000 万度
7、的高温和极高的密度。1929 年 罗素 指出：太阳总体积的 60是氢气，如果太阳的能量真是依靠核反应的话，那么这种核反应只能是氢气的聚变。1938 年 贝 特 证明：太阳的能量确实是靠氢气的聚变来维持的。2材料二事件 人物 事件1933 年 科学家们 在实验 室中首次 观测到核聚变就是氘的聚变1934 年 卢瑟福 用氘核去轰击氘靶产生了氚，发现氚聚变温度比氘更低。1942 年 特勒 在探索制造原子弹的各种途径的讨论中提出了一个可怕的问题。1944 年 费米 用氢的同位素氖和氛做燃料，只需五千万度就可以发生核聚变。1945 年 美国 原子弹研制成功后，人们立即觉察到，可以利用裂变反应所产生的超高温来实现核聚变反应，这就是氢弹的原理。
