1、HnH111021HHn211110氘核氘核中子中子質(zhì)子質(zhì)子氘核氘核中子中子質(zhì)子質(zhì)子2.2MeV2.2MeV（ ）2.2MeV2.2MeV（ ） 愛(ài)因斯坦的相對(duì)論指出愛(ài)因斯坦的相對(duì)論指出, ,物體的能量荷質(zhì)量之物體的能量荷質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系間存在著密切的聯(lián)系. .質(zhì)能方程質(zhì)能方程1.1.質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損: :核反應(yīng)前后的總質(zhì)量之差核反應(yīng)前后的總質(zhì)量之差mm. .2.2.核反應(yīng)中釋放核能：核反應(yīng)中釋放核能：E Emmc c2 23.3.證明：證明：1u=931.51u=931.5MeVMeV4.4.核子在結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量有虧損，要放出核子在結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量有虧損，要放出能量。反之，

2、原子核分解成核子時(shí)要吸收能量。能量。反之，原子核分解成核子時(shí)要吸收能量。核反應(yīng)的能量來(lái)源分析：核反應(yīng)的能量來(lái)源分析：Emc2OZ核子平核子平均質(zhì)量均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系A(chǔ)DECBFe聚變聚變裂變裂變?cè)有驍?shù)原子序數(shù) 原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：核子的平均質(zhì)量：核子的平均質(zhì)量：原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量核子數(shù)核子數(shù) 物理學(xué)中把物理學(xué)中把重核重核分裂成質(zhì)量較小

3、的核，釋放核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做能的反應(yīng)叫做裂變裂變 把把輕核輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反映叫做映叫做聚變聚變聚聚變變裂裂變變放放出出能能量量鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反映一種典型的反映是裂是裂變?yōu)樽優(yōu)殇^和氪鋇和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，其核反應(yīng)方程是：，同時(shí)放出三個(gè)中子，其核反應(yīng)方程是：鈾核的裂變鈾核的裂變：鈾鈾鋇鋇氪氪裂變后的總質(zhì)量裂變后的總質(zhì)量小于小于裂變前的總質(zhì)量裂變前的總質(zhì)量. .釋放出的能量：釋放出的能量：MeV2012 mcE 1kg1kg鈾全部裂變，它放出的能量超過(guò)鈾全部裂變，它放

4、出的能量超過(guò)2000t2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒釋放的能量?jī)?yōu)質(zhì)煤完全燃燒釋放的能量kg103578. 027m質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損nKrBanU1092361415610235923n01SrXenU10903813654102359219381938年，德國(guó)物理學(xué)家年，德國(guó)物理學(xué)家哈恩哈恩和他的助手和他的助手斯特拉斯曼斯特拉斯曼發(fā)發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變，釋放出的中現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變，釋放出的中子又引起了其他鈾核的裂變，也就是子又引起了其他鈾核的裂變，也就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鈾核的鈾核的裂變裂變:(3)(3)重核裂變的應(yīng)用重核裂變的應(yīng)用核核電電站站核心設(shè)施核心設(shè)施：核

5、反應(yīng)堆核反應(yīng)堆. .濃縮鈾制成的鈾棒濃縮鈾制成的鈾棒減速劑減速劑： 石墨、重水，用于減小中子的速度石墨、重水，用于減小中子的速度控制棒：控制棒：鎘，用于吸收中子，控制核反應(yīng)的快慢鎘，用于吸收中子，控制核反應(yīng)的快慢原子彈：原子彈：可控的核反應(yīng)可控的核反應(yīng)燃料棒燃料棒鈾棒鈾棒水泥防水泥防護(hù)層護(hù)層控制棒控制棒鎘棒鎘棒減速劑減速劑鈾鈾238鈾鈾235235大亞灣核電站大亞灣核電站秦山秦山核電站核電站核能核能-各大洲核能占比各大洲核能占比核能核能-解決能源危機(jī)的根本途徑解決能源危機(jī)的根本途徑 根據(jù)世界核能協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)世界核能協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，20162016年，美國(guó)、法國(guó)、年，美國(guó)、法國(guó)、中國(guó)、俄羅斯

6、和韓國(guó)的核能發(fā)電量分別為中國(guó)、俄羅斯和韓國(guó)的核能發(fā)電量分別為804.87TWh804.87TWh、386.45TWh386.45TWh、197.83TWh197.83TWh、184.05TWh184.05TWh和和154.31TWh154.31TWh，居全，居全球前五位，占球前五位，占20162016年全球核能發(fā)電量的年全球核能發(fā)電量的69.24%69.24%。從各國(guó)家核能發(fā)電量占比看，從各國(guó)家核能發(fā)電量占比看，法國(guó)核能發(fā)電量占比最法國(guó)核能發(fā)電量占比最高，達(dá)高，達(dá)72.3%72.3%，斯洛伐克、烏克蘭、比利時(shí)和匈牙利排名，斯洛伐克、烏克蘭、比利時(shí)和匈牙利排名2525位，而位，而中國(guó)僅為中國(guó)僅為

7、3.6%3.6%，排名全球第，排名全球第2525位位。 原子彈裝藥重原子彈裝藥重6.16.1千克，千克，TNTTNT當(dāng)量當(dāng)量2.22.2萬(wàn)噸，萬(wàn)噸，試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬(wàn)度的高溫和數(shù)百億個(gè)大試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬(wàn)度的高溫和數(shù)百億個(gè)大氣壓，致使一座氣壓，致使一座3030米高的鐵塔被熔化為氣體，米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個(gè)巨大的彈坑并在地面上形成一個(gè)巨大的彈坑 在半徑為在半徑為400400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為玻璃狀物質(zhì)，半徑為16001600米的范圍內(nèi)，所有的動(dòng)物全部米的范圍內(nèi)，所有的動(dòng)物全部死亡死亡 “ “原子彈之父原子彈之

8、父” ” 奧本海默奧本海默在核爆觀測(cè)站里感到十分在核爆觀測(cè)站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩(shī)：震驚，他想起了印度一首古詩(shī)：“漫天奇光異彩，有如漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個(gè)太陽(yáng)，才能與其爭(zhēng)輝我是死神，圣靈逞威，只有一千個(gè)太陽(yáng)，才能與其爭(zhēng)輝我是死神，我是世界的毀滅者我是世界的毀滅者”鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用原子彈原子彈原子彈爆炸時(shí)的蘑菇云原子彈爆炸時(shí)的蘑菇云“小男孩小男孩”（前）和（前）和“胖子胖子”美國(guó)原子彈突襲美國(guó)原子彈突襲廣島廣島和和長(zhǎng)崎長(zhǎng)崎造成了巨大的毀傷造成了巨大的毀傷 在長(zhǎng)崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán)，爆在長(zhǎng)崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán)，爆炸產(chǎn)生的氣流

9、、煙塵直沖云天，高達(dá)炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天，高達(dá)1212英里多英里多 廣島市廣島市80%80%的建筑化為灰燼，的建筑化為灰燼，6400064000人喪生，人喪生，7200072000人人受傷，傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘氖軅?，傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%53% 長(zhǎng)崎市長(zhǎng)崎市60%60%的建筑物被摧毀，的建筑物被摧毀，傷亡傷亡8600086000人，占全市人，占全市37%37%原子彈原子彈:（）核爆炸瞬時(shí)效應(yīng)防護(hù)。（）核爆炸瞬時(shí)效應(yīng)防護(hù)。 對(duì)核襲擊的防護(hù)大致可分為兩大類。對(duì)核襲擊的防護(hù)大致可分為兩大類。 利用工事進(jìn)行掩蔽利用工事進(jìn)行掩蔽在開闊地面上的人員，當(dāng)發(fā)現(xiàn)核爆閃光時(shí)，立即背向爆心在開闊地

10、面上的人員，當(dāng)發(fā)現(xiàn)核爆閃光時(shí)，立即背向爆心臥倒，可減輕傷害。臥倒，可減輕傷害。（）放射性沾染防護(hù)。（）放射性沾染防護(hù)。 避開在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動(dòng)避開在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動(dòng) 人員通過(guò)沾染區(qū)時(shí)盡量乘坐車輛，在沾染區(qū)作業(yè)時(shí)人員通過(guò)沾染區(qū)時(shí)盡量乘坐車輛，在沾染區(qū)作業(yè)時(shí)要盡量縮短時(shí)間要盡量縮短時(shí)間及時(shí)穿戴個(gè)人防護(hù)器材，防止人體受沾染及時(shí)穿戴個(gè)人防護(hù)器材，防止人體受沾染 進(jìn)入沾染區(qū)執(zhí)行任務(wù)的人員，可服用抗輻射藥，以減進(jìn)入沾染區(qū)執(zhí)行任務(wù)的人員，可服用抗輻射藥，以減少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留增殖反應(yīng)堆增殖反應(yīng)堆3 3、第二代快中子反應(yīng)堆、第二代快中子反應(yīng)堆4 4、裂

11、變產(chǎn)生快中子、裂變產(chǎn)生快中子-一部分維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一部一部分維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一部分被鈾分被鈾238238吸收。吸收。5 5、鈾、鈾238238吸收快中子后，變成鈾吸收快中子后，變成鈾239239，鈾，鈾239239不定，經(jīng)不定，經(jīng)2 2次次衰變，變成钚衰變，變成钚239239，钚，钚239239是是 一種可裂變核燃料。一種可裂變核燃料。6 6、钚、钚239239的產(chǎn)生速度大于鈾的產(chǎn)生速度大于鈾235235的消耗速度的消耗速度 核燃料增殖核燃料增殖1.1.第一代反應(yīng)堆：慢中子反應(yīng)堆。以鈾第一代反應(yīng)堆：慢中子反應(yīng)堆。以鈾235235為主要裂為主要裂變?cè)献冊(cè)?.2.天然鈾中鈾天然鈾中鈾235235

12、只占只占0.7%0.7%，99.3%99.3%的鈾的鈾238238大部分被大部分被浪費(fèi)。浪費(fèi)。增殖反應(yīng)堆增殖反應(yīng)堆7、在反應(yīng)堆中加入釷，釷、在反應(yīng)堆中加入釷，釷232吸收中子，吸收中子， 變成釷變成釷2338、釷、釷233不穩(wěn)定，經(jīng)不穩(wěn)定，經(jīng)2次次衰變，變成鈾衰變，變成鈾233，9、鈾、鈾233是一種可裂變核燃料。是一種可裂變核燃料。 核燃料增殖核燃料增殖 還有還有“聚變聚變-裂變混合型堆裂變混合型堆” 增殖堆正有增殖堆正有試驗(yàn)階段。試驗(yàn)階段。 1.1.一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)釋放出一個(gè)一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)釋放出一個(gè)粒子，粒子，已知鈾核的質(zhì)量為已知鈾核的質(zhì)量為3.8531313.8531311010-25-25kgkg，釷核質(zhì)量釷核質(zhì)量為為3.7865673.7865671010-25-25kgkg，粒子的質(zhì)量為粒子的質(zhì)量為6.646726.646721010-27-27kgkg，在這個(gè)衰變過(guò)程中釋放出來(lái)在這個(gè)衰變過(guò)程中釋放出來(lái)的能量為的能量為 J J（保留兩位二位數(shù)字）保留兩位二位數(shù)字） 8.78.710 10 -13-13 2 2中子質(zhì)量為中子質(zhì)量為1.0087u1.0087u，質(zhì)子質(zhì)量為質(zhì)子質(zhì)量為1.0073u1.0073u，氘氘核的質(zhì)量為核