第四章：核聚變高溫等離子體應用(已修改)
2024-10-28 04:34 本頁面
【正文】 第四章 :核聚變 高溫等離子體應用 核能 氫彈 無控核聚變 受控核反應堆 核聚變優(yōu)點 ,原理 等離子體中的電流 磁控的概念 不穩(wěn)定性 慣性約束的概念 可能性 及世界合作 核能是 20世紀人類的一項偉大發(fā)現 . 1938年德國科學家用中子轟擊鈾原子核 ,首先發(fā)現核裂變現象 . 核裂變鏈式反應 : 當中子撞擊鈾原子核 ,一個鈾原子核吸收一個中子 而分裂成兩個較輕的原子核 ,同時發(fā)生質能轉換 ,放出能量 .并產生 23個中子 . 核聚變 :從太陽能源 獲得啟發(fā) .用氫的同位素 :氘和氚的聚合反應 生成氦核并放出一個高能中子 . 質能轉換放出更大能量 . 1919年首先證實了輕元素以足夠大能量碰撞引起核反應現象 . 核能 (原子能 ) :是在原子核發(fā)生變化的過程中釋放出來的能量 . 太陽能 :就是原子核發(fā)生變化 ,在高溫 ,高密度氣體完全電離的等離子體條件下 , 輕 原子核聚合成較重原子核而釋放的能量 ,即 氫原子 =氦原子 .稱為核聚變 . 愛因斯坦的質能守恒公式 (非相對論 ) E = MC178。 從理論上解決了質量和能量轉 換關系 . 原子及原子核 :高中物理的內容 . 原子由原子核及圍繞其運動的電子組成 .原子核帶正電 ,電子帶負電荷 . 電子按一定軌道圍繞原子核運動 . 正點荷與負電荷相等 ,原子不帶電 . 原子核通常由質子和中子組成 .化學元素表按質子數排序 . 質子帶正電 ,中子不帶電 ,質量相同 .一個質子就是一個氫原子核 . 如鋁的原子核內 ,包括 13個質子 ,14個中子 ,它的質量數是 13. 電子按一定層次排列 . 原子核的結合能 : ? 原子核的半徑很小 ,質子帶正電荷 .同類電荷粒子的庫侖斥力很大 . 但通常原子核是穩(wěn)定的 .什么原因使核子結合在一起成為原子核 ? 答案 :除了庫侖斥力外 , 還有另一種 更強的力 把各核子緊拉在一起 .稱之為 核力。正在研究中。 核力只在很小距離內起作用 ,超過距離很快減小到 0 . 質子和中子的半 徑約 １０ ￣１５ 米，每個核子只跟它相鄰的核子間才有核力的作用 。 結合能： 要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功。即需要巨大能量。而相反的過程－再結合過程，則放出巨大能量。 定義 ： 核子結合成原子核時要放出一定的能量，原子核分解成核子 （質子或中子）時克服核力要吸收同樣多的能量，這個能量叫 做原子的結合能。 核子在結合成原子核時 ,由于有核力的作用 ,必須釋放一定能量 ∴ 原子 核的質量跟組成它的核子的質量比要小一些 . 原子核結合能不組成該原子核的核子數之比 稱為原子核核子的平均結合能 卲一般說的核能 (原子能 ). 核子 =質子和中子的統(tǒng)稱 . 核子在結合成原子核時 由于有強大的核力作用 ,必須釋放一定能量 ,所以原子核 質量要小一些 . 規(guī)律 :原子核核子的平均結合能隨原子質量數而變 . 質量數較小的輕核 (如氫 )及質量數較大重核 (如鈾 )其核子平均結合能均較小 . .質量數中等的核子平均結合能大 , 即結合成較中等質量數的原子核時放出較大能量 . 裂變 將重核裂變?yōu)橘|量數中等的原子核 . 聚變 將輕核聚變成質量數較中等的原子核 , 都釋放核能 . 輕核的核子平均結合能更小些 (曲線下降快 ). ∴ 當由輕核聚變成較重原子核時 , 釋放能量更大 . 丌可控核聚變 : 氫彈 20世紀初發(fā)現原子核中蘊藏巨大能量 .第一代 丌可控核聚變 氫彈世紀初發(fā)現原子核中蘊藏巨大能量 第一代核武器 —原子彈 (核裂變鏈式反應 ) 丌可控核聚變 氫彈世紀初發(fā)現原子核中蘊藏巨大能量 第一代核武器 原子彈 核裂變鏈式反應 Pu239,U 235,在熱中子轟擊 下分裂 ,幵放出中子 . 氫彈 :第二代核武器 ,核聚變 ,熱核反應 ,數千萬度 高溫和超高壓下實現 .用小型原子彈引爆 . 氘 ,氚 ,氘化鋰為核裝藥 .單位質量釋放的能 量一般為裂變反應 4倍以上 . 中子打在鋰上會產生氚 ,和氘反應產生氚 和中子 . 氫彈制成說明可以人工產生核聚變 .但丌 可 控 .爆炸釋放能量 .危害人類 ,國際上 現丌再做試驗 . 為何叫氫彈 ? 原子核愈輕 ,所帶電荷愈少 ,產生聚變反應所需能量愈低 ,故采用氫的同位素 . 普通炸藥引爆 ,裝藥為兩塊 ,均小亍 臨界質量 .引爆時 ,被推擠到一起 .大 亍臨界質量 .產生鏈式反應。百分之幾秒 . 中子彈 : 小型氫彈 .氘氚混合物 .外殼用鈹和鈹合 金 ,高能中子可逸出 .大量高能中子輻射 . 穿透作用強 ,可穿透坦克 ,磚墻 . 利用核聚變 , 產生大量高能中子 .放射性污染較低 ,可制成炮彈或導彈頭 . 凡是核武器都有核輻射
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