第四章：核聚變高溫等離子體應(yīng)用(已修改)
2025-10-23 04:34 本頁(yè)面
【正文】 第四章 :核聚變 高溫等離子體應(yīng)用 核能 氫彈 無(wú)控核聚變 受控核反應(yīng)堆 核聚變優(yōu)點(diǎn) ,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(jì)人類的一項(xiàng)偉大發(fā)現(xiàn) . 1938年德國(guó)科學(xué)家用中子轟擊鈾原子核 ,首先發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象 . 核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng) : 當(dāng)中子撞擊鈾原子核 ,一個(gè)鈾原子核吸收一個(gè)中子 而分裂成兩個(gè)較輕的原子核 ,同時(shí)發(fā)生質(zhì)能轉(zhuǎn)換 ,放出能量 .并產(chǎn)生 23個(gè)中子 . 核聚變 :從太陽(yáng)能源 獲得啟發(fā) .用氫的同位素 :氘和氚的聚合反應(yīng) 生成氦核并放出一個(gè)高能中子 . 質(zhì)能轉(zhuǎn)換放出更大能量 . 1919年首先證實(shí)了輕元素以足夠大能量碰撞引起核反應(yīng)現(xiàn)象 . 核能 (原子能 ) :是在原子核發(fā)生變化的過(guò)程中釋放出來(lái)的能量 . 太陽(yáng)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(ài)因斯坦的質(zhì)能守恒公式 (非相對(duì)論 ) E = MC178。 從理論上解決了質(zhì)量和能量轉(zhuǎn) 換關(guān)系 . 原子及原子核 :高中物理的內(nèi)容 . 原子由原子核及圍繞其運(yùn)動(dòng)的電子組成 .原子核帶正電 ,電子帶負(fù)電荷 . 電子按一定軌道圍繞原子核運(yùn)動(dòng) . 正點(diǎn)荷與負(fù)電荷相等 ,原子不帶電 . 原子核通常由質(zhì)子和中子組成 .化學(xué)元素表按質(zhì)子數(shù)排序 . 質(zhì)子帶正電 ,中子不帶電 ,質(zhì)量相同 .一個(gè)質(zhì)子就是一個(gè)氫原子核 . 如鋁的原子核內(nèi) ,包括 13個(gè)質(zhì)子 ,14個(gè)中子 ,它的質(zhì)量數(shù)是 13. 電子按一定層次排列 . 原子核的結(jié)合能 : ? 原子核的半徑很小 ,質(zhì)子帶正電荷 .同類電荷粒子的庫(kù)侖斥力很大 . 但通常原子核是穩(wěn)定的 .什么原因使核子結(jié)合在一起成為原子核 ? 答案 :除了庫(kù)侖斥力外 , 還有另一種 更強(qiáng)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(nèi)起作用 ,超過(guò)距離很快減小到 0 . 質(zhì)子和中子的半 徑約 １０ ￣１５ 米，每個(gè)核子只跟它相鄰的核子間才有核力的作用 。 結(jié)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(guò)程－再結(jié)合過(guò)程，則放出巨大能量。 定義 ： 核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定的能量，原子核分解成核子 （質(zhì)子或中子）時(shí)克服核力要吸收同樣多的能量，這個(gè)能量叫 做原子的結(jié)合能。 核子在結(jié)合成原子核時(shí) ,由于有核力的作用 ,必須釋放一定能量 ∴ 原子 核的質(zhì)量跟組成它的核子的質(zhì)量比要小一些 . 原子核結(jié)合能不組成該原子核的核子數(shù)之比 稱為原子核核子的平均結(jié)合能 卲一般說(shuō)的核能 (原子能 ). 核子 =質(zhì)子和中子的統(tǒng)稱 . 核子在結(jié)合成原子核時(shí) 由于有強(qiáng)大的核力作用 ,必須釋放一定能量 ,所以原子核 質(zhì)量要小一些 . 規(guī)律 :原子核核子的平均結(jié)合能隨原子質(zhì)量數(shù)而變 . 質(zhì)量數(shù)較小的輕核 (如氫 )及質(zhì)量數(shù)較大重核 (如鈾 )其核子平均結(jié)合能均較小 . .質(zhì)量數(shù)中等的核子平均結(jié)合能大 , 即結(jié)合成較中等質(zhì)量數(shù)的原子核時(shí)放出較大能量 . 裂變 將重核裂變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)中等的原子核 . 聚變 將輕核聚變成質(zhì)量數(shù)較中等的原子核 , 都釋放核能 . 輕核的核子平均結(jié)合能更小些 (曲線下降快 ). ∴ 當(dāng)由輕核聚變成較重原子核時(shí) , 釋放能量更大 . 丌可控核聚變 : 氫彈 20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊(yùn)藏巨大能量 .第一代 丌可控核聚變 氫彈世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊(yùn)藏巨大能量 第一代核武器 —原子彈 (核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng) ) 丌可控核聚變 氫彈世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊(yùn)藏巨大能量 第一代核武器 原子彈 核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 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(yīng) ,數(shù)千萬(wàn)度 高溫和超高壓下實(shí)現(xiàn) .用小型原子彈引爆 . 氘 ,氚 ,氘化鋰為核裝藥 .單位質(zhì)量釋放的能 量一般為裂變反應(yīng) 4倍以上 . 中子打在鋰上會(huì)產(chǎn)生氚 ,和氘反應(yīng)產(chǎn)生氚 和中子 . 氫彈制成說(shuō)明可以人工產(chǎn)生核聚變 .但丌 可 控 .爆炸釋放能量 .危害人類 ,國(guó)際上 現(xiàn)丌再做試驗(yàn) . 為何叫氫彈 ? 原子核愈輕 ,所帶電荷愈少 ,產(chǎn)生聚變反應(yīng)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(zhì)量 .引爆時(shí) ,被推擠到一起 .大 亍臨界質(zhì)量 .產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。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(qiáng) ,可穿透坦克 ,磚墻 . 利用核聚變 , 產(chǎn)生大量高能中子 .放射性污染較低 ,可制成炮彈或?qū)楊^ . 凡是核武器都有核輻射
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