§19.7轻核的聚变利用核能的途径：——有质量亏损，是利用核能的先决条件。核子平均质量DE聚变裂变FCOAB原子序数Fe一、核聚变一、核聚变1.轻核的聚变（热核反应）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。2121H+H?He+nH+H?He+n213210314210计算下面核反应放出的能量:21H+H?He+n314210氘核的质量：mD＝2.014102u氚核的质量：mT＝3.016050u氦核的质量：mα＝4.002603u中子的质量：mn=1.008665uΔm=mD+mT-(mα+mn)=0.018884uΔE=Δmc=0.01884×931.5MeV2=17.59MeV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铀核裂变产生的能量（201MeV）少，但平均每个核17.6子产生的能量=3.52MeV2+3201是铀裂变（=0.852MeV）的约4倍。235+12.发生聚变的条件:要使原子核间的距离达到10-15m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。3.实现的方法有:1）用加速器加速原子核；8910～10K不经济2）把原子核加热到很高的温度；聚变反应又叫热核反应几百万度高温核聚变的利用——氢弹弹体三种炸药：小型原子弹普通炸药铀235外壳普通炸药爆炸Ｕ235氘、氚裂变氘、氚、重氢化钾等引爆装置2131聚变10H+H?He+n42氢弹爆炸形成的磨姑云二、受控热核反应——核聚变的利用1.热核反应的优越性。能用于热核反应的原料极其丰富，裂变的原料比较稀缺；?反应物质量相同的情况下聚变放出的能量比裂变多；?热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比。?可控热核反应将为人类提供巨大的能源，和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。2.可控制热核反应存在的问题：①地球上没有任何容器能够经受如此高的温度；②如何约束聚变所需的燃料；1.磁约束聚变——托卡马克装置2.惯性约束聚变3、核聚变普遍存在于宇宙中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。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=1.66×10-27千克，c=3×108m／s)解：△m＝0.029282u2△E＝△mc=0.029282×931.5MeV=27.3MeV2或△E＝△mc＝0.029282×1.66×10-27×(3×108)2－12＝4.37×10J习题1.已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u2核的质量为3.0150u。求：（1）写出两个氘核聚变成的核反应方程式（2）计算上述核反应中释放的核能。3He2【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能。解答：（1）（2）由题给条件可求得质量亏损为：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV21H?H?He?n2132102.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10-25kg，钍核质-25量为3.786567×10kg，α粒子的质量为-276.64672×10kg，在这个衰变过程中释放出来的能量等于J（保留两位二位数字-138.7×10）3.中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u，中子和质子结合为-13氘核时释放的能量为J。3.7×102354.裂变反应是目前利用中常用的反应，以原子核92U235为燃料的反应堆中，当92俘获一个慢中子后发生的U裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为235U+1n→94Sr+139Xe+31n92038540235.04391.008793.9154138.9178反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量（以9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是________________MeV。1.8×102原子质量单位u为单位）。已知1u的质量对应的能量为解：Δm=0.1933uΔE=931.5×0.1933=1.8×102MeV5.如下一系列核反应是在恒星内部发生的，p?C?N?p?C?p?N?O?p?N?其中p为质子，α为α粒子，e+为正电子，ν为一种中微子。已知质子的质量为mp=1.672648×10-27kg，α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg，正电子的质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计。真空8中的光速c=3×10m/s。试计算该系列核反应完成后释放的能量。126137136147158157137136147158157126N?C?e??NO?N?e??C??p?C?N?p?C?p?N?O?p?N?126137136147158157137136147158157126N?C?e??NO?N?e??C??m?=6.644929×10-27kgmp=1.672648×10-27kgme=9.11×10-31kg解：将六个方程式相加，得到?4p2e+2?+?2ΔE=mc2=(4mp–m-2m)c?e代入数字，经计算得到-12ΔE=3.95×10J
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