1、原子能的利用u原子核的裂變原子核的裂變u原子核的聚變原子核的聚變u核武器核武器u核動力核動力原子核的裂變u核核裂變的發(fā)現(xiàn)裂變的發(fā)現(xiàn)D1939年，哈恩和史特拉斯曼發(fā)現(xiàn)：利用中子轟擊U時，產(chǎn)物中存在Ba。隨后，梅特納和弗里什指出：U在中子的轟擊下，裂變?yōu)閮蓚€中等質(zhì)量核素。D1947年，錢三強和何澤惠發(fā)現(xiàn)了核裂變的三分裂現(xiàn)象，其發(fā)生幾率約為二分裂的千分之三。原子核的裂變uU分裂過程：分裂過程：D D YSrRbKrNdPrCeLaBa3KrBaUU8989898914414414414414489144*236235-nnZrYSrCeLaBaCsXe2SrXeUU94949414014014014

2、014094140*236235-nn原子核的裂變u核裂變特征核裂變特征D裂變的碎塊為豐中子素，因此，不可能以或EC方式衰變；D除中子外，其它粒子也可以誘發(fā)衰變；D伴隨裂變產(chǎn)生的中子是實現(xiàn)鏈式反應(yīng)的關(guān)鍵。原子核的裂變u裂變機制裂變機制D液滴模型：表面張力-庫侖斥力D可裂變率：復(fù)合核的庫侖能與表面能之比D原子核裂變與否取決于復(fù)合核的激發(fā)能和可裂變率。AZAAZEESC23/23/12/原子核的裂變u核燃料核燃料235U是自然界僅有的能由熱中子誘發(fā)裂變的核素。238U是只能由快中子（1MeV）誘發(fā)裂變，其主要原因是238U是偶偶核素，外來中子的結(jié)合能比較小。8.36PuPu9.35UU*24023

3、9*236235nn原子核的裂變uPu的生產(chǎn)的生產(chǎn)uU分離技術(shù)是制造原子彈的關(guān)鍵技術(shù)分離技術(shù)是制造原子彈的關(guān)鍵技術(shù))d35. 2(PuNpmin)24(NpUUU239239239239239238-TveTvenee原子核的裂變u自發(fā)裂變：勢壘貫穿D1940年，首次發(fā)現(xiàn)U的自發(fā)裂變；D230Th有可能發(fā)生自發(fā)裂變，T1.51017a;D235U可發(fā)生自發(fā)裂變，T=1.81017a;D239Pu可發(fā)生自發(fā)裂變，T=5.51013a;D254Cf自發(fā)裂變，T=60.5d;D259Md自發(fā)裂變，T=1.8h;D252fAm自發(fā)裂變，T=14ms;原子核的裂變u裂變能量分配：裂變能量分配：每個每個2

4、35U裂變釋放約裂變釋放約200MeVD碎片的動能：碎片的動能： 170MeVD中子的動能：中子的動能： 5MeVD - -, , 的能量：的能量： 15MeVD中微子能量：中微子能量： 10MeVD一個一個U原子可以提供約原子可以提供約185MeV的能量，相當(dāng)于化學(xué)反的能量，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)的一億倍！應(yīng)的一億倍！D一個一個U原子可以提供原子可以提供2.5中子，可以維持鏈式反應(yīng)！中子，可以維持鏈式反應(yīng)！原子核的裂變u臨界質(zhì)量：臨界質(zhì)量：當(dāng)體積太小時，中子容易逃逸，無法維持自持反應(yīng)D熱中子： 235U裂變的中子能量峰值為1MeV,無法維持自持反應(yīng)D中子減速：重水和石墨原子核的裂變u裂變反應(yīng)堆裂變反

5、應(yīng)堆D緩發(fā)中子：原子核的聚變u輕核聚變輕核聚變MeV3 .18HeHeMeV6 .17HeHMeV0 .4HMeV25.3He434333pdndpddnddMeV15.4322He264npd原子核的聚變u聚變條件聚變條件v庫侖勢壘：144KeV272keV 5.6 108Kv聚變溫度： 108K，等離子體狀態(tài)v等離子體密度足夠大，必須維持足夠長的時間。vLawson判據(jù)：nt=1014s/cm3 T=10keV原子核的聚變u太陽能太陽能引力約束聚變引力約束聚變v碳循環(huán)：CNeNOONNCCNNC121515151514141313131312pvppvepMeV7 .26224vep原子核

6、的聚變v質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)：v溫度低于1.8x107K，質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)為主pdpvedpp2HeHeHe333MeV7.26224vep原子核的聚變u太陽太陽v每天燃燒5x1013噸氫，相當(dāng)于3.5x1011噸的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量；v所釋放的能量相當(dāng)于每秒爆炸900億顆百萬噸級的氫彈v太陽的質(zhì)量： 2x1027噸；v太陽核巨變反應(yīng)：引力約束等離子體；v碳循環(huán)周期： 6x106年，質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)周期： 3x109年v太陽的外層溫度：6000K, 太陽的中心溫度：15,000,000K原子核的聚變u氫彈氫彈慣性約束聚變慣性約束聚變vd+T反應(yīng)截面比d+d反應(yīng)大兩個數(shù)量級vT的制備v氫彈方案：高效炸藥+裂變

7、原料+氘化鋰v氫彈是不可控的熱核反應(yīng)MeV58.17nTdMeV9 .4Li6Tn原子核的聚變u裂變彈的能量分配：v爆震與沖擊波： 50%v熱輻射： 35%v剩余輻射： 10%v早期輻射： 5%u中子彈：聚變的貢獻遠遠大于裂變，使爆震、沖擊波與熱輻射部分的能量增加5-10倍。純聚變不產(chǎn)生剩余輻射。原子核的聚變u激光激光慣性約束聚變慣性約束聚變v在直徑為0.4mm的小球內(nèi)充以30-100大氣壓的氘氚混合氣體，用強激光（1012-1014W)均勻照射，使氘氚混合氣體的密度達到液體密度的一千到一萬倍，溫度達到108K而引發(fā)聚變。v其它慣性約束方案：電子束、重離子束慣性約束原子核的聚變u可控聚變反應(yīng)堆

8、可控聚變反應(yīng)堆磁約束聚變磁約束聚變v采用強磁場約束高密度的等離子體，同時用電磁場對等離子體進行加熱。核武器u原子彈原子彈v利用235U或239Pu等重原子核的鏈式裂變反應(yīng)原理制成的核武器。v利用炸藥實現(xiàn)臨界狀態(tài)，利用中子源點火實現(xiàn)裂變。v臨界狀態(tài)的實現(xiàn)：槍法、內(nèi)爆法核武器u氫彈氫彈v利用氘、氚等輕原子核的熱核聚變反應(yīng)原理制成的核武器。v初級：用于提供自持熱核反應(yīng)條件的起爆裝置。（原子核裂變）v次級：實現(xiàn)熱核聚變反應(yīng)的部分。v氫彈沒有填料的限制核武器u中子彈中子彈v能量分配：光輻射 E1/2沖擊波 E1/3中子與 lnEv中子彈的能量不能太高v中子彈是一顆小型氫彈核武器u核試驗核試驗v核試驗是在預(yù)定條件下進行的核爆炸裝置或核武器爆炸實驗。v核試驗的目的：鑒定核爆炸裝置的威力和其它性能，檢驗理論計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計。研究核爆炸的宏觀效應(yīng)，為使用及防護提供依據(jù)；檢驗庫存核武器的可靠性；改進核爆炸探測技術(shù)；研究核爆炸的和平利用等。v大氣核試驗、地下核試驗、計算機模擬核試驗核動力u核電站核電站核動力u反應(yīng)堆反應(yīng)堆u低濃二氧化鈾燃料u三組不同濃度的121個燃料組件，37束控制棒u每個燃