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1、19. 7 核聚变,研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：,核子的平均质量是：,原子核的质量,核子数,核子平均质量,核子的平均质量与原子序数之间的关系,合成,1 、 轻核的聚变,某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，同时放出大量的核能。这种核反应叫做聚变。,一、核聚变,计算下面核聚变放出的能量:,氘核的质量：mD2.014102u 氚核的质量：mT3.016050u 氦核的质量：m4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u,计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个量值虽然比一个
2、铀核裂变产生的能量（201MeV）少，但平均每个核子子产生的能量,是铀裂变（ = 0.852MeV） 的约4倍。,是铀裂变（ = 0.852MeV） 的约4倍。,2、发生聚变的条件: 要使原子核间的距离达到10-15m，核力才能大于电磁力,3、实现的方法有: 把原子核加热到很高的温度；,如何能使轻核具有较大的动能呢？,需要克服极大的库仑斥力，因此必须让轻核具有很大的动能。,几百万开尔文高温,聚变反应又叫热核反应,核聚变的利用氢弹,三种炸药：,普通炸药,235,氘、氚,爆炸,裂变,聚变,小型原子弹,世界第一颗氢弹麦克,氢弹爆炸形成的磨姑云,太阳是一个巨大的热核反应堆。,热核反应在宇宙中时时刻刻地
3、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3.81026 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！,太阳的中心发生核聚变，放出巨大能量，太阳；这个天然的的核聚变过程已经发生了好几十亿年,（1）轻核聚变产能效率高,1.聚变与裂变相比的优点：,（2）地球上聚变燃料的储量丰富,相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平
4、均每个核子放出的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。,二、受控热核反应核聚变的利用,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,轻核聚变是能源危机的终结者。,（3）轻核聚变更安全、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。,（4）反应中放射物质的处理较容易,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，比裂变所生成的废物的数量少，容易处理。,磁约束,带电粒子运动时在均匀磁场中会洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加
5、反应的物质。,2.实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案：1.磁约束 2.惯性约束,惯性约束,由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。在惯性约束下，可以用激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应。,例题1、两个中子和两个质子可以结合成一个氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求此核反应的质量亏损和结合能。 (1u=1.6610-27千克， c=3108ms),解：m0.029282u,Emc2=0.029282931MeV= 27.3MeV,或 E mc2 0.029282 1.6610-27 (3108 )2 4.37 1012J,
