第3节　核聚变第4节　核能的利用与环境保护


课标定位学习目标：1.知道核聚变反应，关注受控聚变反应的研究进展．2．知道核电站的工作模式．3．通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系．重点难点：聚变反应、可控热核反应．


课前自主学案一、轻核聚变1．轻核的平均结合能________中等质量的核的平均结合能．2．轻核聚变：采用轻核________成较重核引起结合能变化的方式可获得_________这样的核反应称为轻核聚变．小于聚合核能．


核聚变大的多．3．聚变不仅能释放________的能量，而且所用燃料容易________巨大获得．


二、可控热核聚变反应1．要使核子发生聚变，必须使核子接近________________的范围．两个氘核发生聚变，它们的距离达到_________米以内，核力才能起作用．2．轻核聚变温度到达______K，在这样的高温下，原子完全电离形成___________，才能实现聚变．3．为了实现核聚变，目前靠三种方法对等离子体进行约束，一是靠_______，二是用________，三是靠________核力能发生作用10－15108等离子态引力磁场惯性．


三、核电站1．核电站就是将__________释放的______转化为电能的发电厂．反应堆核能四、核武器1．原子弹是一种没有__________、_________的爆炸性___________装置．2．氢弹是一种靠__________、不需__________而实现聚变的反应装置．减速剂不加控制链式反应惯性约束人工控制


思考感悟为什么只有具备制造原子弹能力的国家才能制造氢弹？提示：氢弹是热核反应，需达到几百万℃以上高温才能进行核反应，只有用原子弹爆炸的高温高压，才可以使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备制造原子弹能力的国家才能制造氢弹．


五、核能的优势与危害1．核能作为一种新能源，有很多优势．(1)核能发电比燃煤发电的__________(2)核电站对环境污染比燃煤发电厂__________2．核能的利用也存在一些危害．(1)核燃料使用后，存留一定量的具有_________的废料．(2)核武器威力巨大，摧毁生命，且使生态环境受到严重破坏．成本低．小得多．高放射性


核心要点突破


之间巨大的库仑斥力．(2)宏
子上：要使原核具有观此如大的动能，就要
把它们加热到几百万开尔文的高温．聚变反应一
旦发生，就不再需要外界给它提供能量，靠自身产
下的热就可以使反应进行生去，在短时间释内放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸．
(1)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10－15m.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


裂变反应放出更多能量的原因
2．聚变比




提醒须轻核必：在很高的温下度相遇才能发生聚变反应放
出更大的能量．由于发生聚变的温度
极高，聚变又叫热核反应．
特别


时即用 (应时突破，小牛刀试)1．关于轻核聚变释放核能，下
列说法正确是(的　　)A．一
次聚变反应一定比一次裂放反应释变的能量多B．聚变反应比
裂变反应每能核子释放的平均个量一定大C．聚变反应中
粒小的平均结合能变子D．聚变反应中
由核形成质量较大的于，故反应后质量
增加
即


：选B.在一次反变聚应中释放的能量不一定比
裂变反应多，但平均每放核子释个的能量一定大，故A错误
，B正确；由聚于变反应中释放出
大能量，巨则定平均结合能一增加，质量发生亏损
，故C、D错误．
解析


裂 与轻核聚变的比较 变 反应方式比较
裂变轻核聚变放能原
项目　 　重核
分裂成两个或
多个中等质量的原子核放
理重核
出成能两个轻核结合核质量较大的原子核放
出核能放能多
裂变反应平均每个核子放
少聚变反应比
出～能量要大2的3倍核废料
料理难度聚变反应的核废处处理要比裂变反应
简单得多
二、重核


上的储量富常丰非.1 L海水
裂变燃料铀在地球上
中大约有0.03 g氘，
储量有限，尤其用于核
如果用来进行热核反应放
裂 的 变 U在
铀矿石中只球0.7%主要原料占氘，氘在地是出的能量约与燃
烧300 L汽油相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站
除氢弹以外，人们
还都是用裂，反应释放变能目前核还不能控制它
原料的蕴藏量核


提醒：(1)重核裂变发生链式反应的条件是
铀块的体积须大于临界体积轻，核聚变发生的条件是原子核
间离接近到10－15 m.距(2)核武器中的原子弹利用的是核
裂能，氢弹释放的变量主要源于核聚变．
特别


时(用 应即时突破，小试牛刀)2．聚变与
裂变相比，下列说法不正确是的(　　)A．聚变比
裂变产能效率高B．
由于聚变所产生的核能比裂变大得多，故裂
变更安 C．原子弹的燃料是 全 UD．氢弹的原
理是核的聚变，需由原子弹来引爆
即


：选B.聚变比裂平的变均结合能大，故A正确
的在目前的条件下，在重核．裂变过程中所产
变的放射性污染要比轻核聚生时要大得多，故B错
．原子弹利用的核裂燃料为 U，氢变弹利用的核聚变需原子弹引爆，故C、D正确．
解析


堂互动讲练类型
理解例1 以下
一聚变的
说法正确　是(　的)A．聚变是
裂变的逆反应B．
如果裂变反应释放能量，则聚变反应必定吸收
能量C．聚变须将反应
物加热至数万百文开尔以上的高温，
显然要吸收能量D．
裂释与聚变均可变放巨大的能量
课


选项A，从形式上看，裂变与聚变
乎似是互为逆反应，但其不实然，因为两者的反应
物与生成物全然不同．裂变是重核分裂量中等质成的核，而聚变
则为轻核聚合成是较重的核．
裂变与聚变无直接关联，并非互为逆反应．选项B，
既然裂变与聚变不是互为逆反应，那么在能量的
流向上也不必相反．
【精讲精析】　


充分接近，需要数百万开尔文的高温．但聚变反应一
旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量．
此因，总的来说应，聚变反还是释放能量，故
选项D正确．【答
案】　D【
方法总结聚　】变就是使原先相距“较远”的核克服
库仑斥稳而结合为一个力“定”的新核，
因此事先须让两核获得较大的初动能，常用采加热的方法．
选项C，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核


计算例2 阳
二聚变核能的
内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个
氦放的热核反应，这个核反核释应出的大量能量就是
太阳的能量来．源(1)写出
这个核反应方程．(2)这一核反应能释放多
少能量？(3)已
知太阳每秒放的能量为3.8释×1026J，则太阳每秒
减少的质量为多少千u？(mp＝1.0073 克，mHe＝4.0026 u，me＝0.00055 u)
类型


思路点拨】　核反应中由于质量数、电荷数保
持守恒，由此可写出程反核方应；根据爱因斯坦
的质能关系方程，由质量或损亏(能量)可计算
或放的能量(释质量亏损)．
【


m1＝40p＝4m×1.073 u＝4
.0292 u反应后
2＝m2He＋mme＝42.006 ＋2×u0.00055
＝4u3.007 uΔ
m＝m1－52＝m0.025 u，由
Δ能方程得，释放能量质E＝Δmc2＝0.0255×9
1.53.eV≈M3275 MeV.
(2)反应前的质量




结】　对于轻核聚变时核能的计算与前
面重核裂变时核能的计算法方完全一样，利用爱因斯坦
质能方程进行计算即可．
【规律总


核聚变反应前氘：和氚核的总合能E1＝(1.09×结2＋2.78×3)MeV＝10.52 MeV，反应后生成的
氦MeV的结合能E2＝7.03×4 核＝28.12 MeV，所以聚变过程释放
出Δ能量的E＝E2－E1＝(28.12－10.52)MeV＝17.6 MeV.答
案：17.6 MeV
解析