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本節(jié)主要研究了聚變核反應的特點和條件，聚變反應要比裂變反應釋放更多的能量，但它發(fā)生的條件是要達到幾百萬度的高溫，因而聚變反應也叫熱核反應.可控熱核反應的研究和實驗將為人類和平利用核能開發(fā)新的途徑。

2．可控熱核反應

(1)聚變與裂變相比有很多優(yōu)點

提問：目前，人們還不能控制核聚變的速度，但科學家們正在努力研究和嘗試可控熱核反應，以使核聚變造福于人類。我國在這方面的研究和實驗也處于世界領先水平。請同學們自學教材，了解聚變與裂變相比有哪些優(yōu)點？

投影材料二^[2]：可控熱核反應發(fā)展進程

例：一個氘核和一個氚核發(fā)生聚變，其核反應方程是²₁H+³₁H→⁴₂He+¹₀n，其中氘核的質量：m_D=2.014 102 u、氚核的質量：m_T=3.016 050 u、氦核的質量：m_α=4.002 603 u、中子的質量：m_n=1.008 665 u、1u=1.660 6×10^-27kg，e = 1.602 2×10^-19C，請同學們求出該核反應所釋放出來的能量。

學生計算：

根據質能方程，釋放出的能量為：

教師點拔：平均每個核子放出的能量約為3.3MeV，而鈾核裂變時平均每個核子釋放的能量約為1MeV。

總結：聚變與裂變相比，這是優(yōu)點之一，即輕核聚變產能效率高。

教師點拔：常見的聚變反應：²₁H+²₁H→³₁He+¹₁H+4MeV、 ²₁H+³₁H→⁴₂He+¹₀n+17.6 MeV。在這兩個反應中，前一反應的材料是氘，后一反應的材料是氘和氚，而氚又是前一反應的產物，所以氘是實現這兩個反應的原始材料，而氘是重水的組成部分，在覆蓋地球表面三分之二的海水中是取之不盡的。從這個意義上講，輕核聚變是能源危機的終結者。

總結：聚變與裂變相比，這是優(yōu)點之二，即地球上聚變燃料的儲量豐富。如1L海水中大約有0.03g氘，如果發(fā)生聚變，放出的能量相當于燃燒300L汽油。

聚變與裂變相比，優(yōu)點之三，是輕核聚變反應更為安全、清潔。

實現核聚變需要高溫，一旦出現故障，高溫不能維持，反應就自動終止了。另外，氘和氚聚就反應中產生的氦是沒有放射性的，放射性廢物主要是泄漏的氚以及聚變時高速中子、質子與其他物質反應而生成的放射性物質，比裂就所生成的廢物的數量少，容易處理。

(2)我國在可控熱核反應方面的研究和實驗發(fā)展情況。

EAST全超導托卡馬克實驗裝置以探索無限而清潔的核聚變能源為目標，這個裝置也被通稱為“人造太陽”，能夠像太陽一樣給人類提供無限清潔的能源。目前，由中科院等離子體物理研究所設計制造的EAST全超導非圓截面托卡馬克實驗裝置大部件已安裝完畢，進入抽真空降溫試驗階段。我國的科學家就率先建成了世界上第一個全超導核聚變“人造太陽”實驗裝置，模擬太陽產生能量。

點評：通過了解我國在可控熱核反應方面的成就，激發(fā)學生的愛國熱情和獻身科學的能力。

教師：1967年6月17日，我國第一顆氫彈爆炸成功。從第一顆原子彈爆炸成功到第一顆氫彈爆炸成功，我國僅用了兩年零八個月。前蘇聯(lián)用了四年，美國用了7年。氫彈爆炸釋放核能是通過輕核的聚變來實現的。這節(jié)課我們就來研究聚變的問題.

學生：學生認真仔細地聽課

點評：通過介紹我國第一氫彈爆炸，激發(fā)同學們的愛國熱情。

8.2×10¹⁰ J.　　

所以，每年消耗的鈾的量為

點評：培養(yǎng)學生推理及公式演算的能力。注意速度單位的換算，運算過程中帶單位運算。適當進行愛國主義教育。

聚變

4、例題

例題1、下列核反應中，表示核裂變的是(　　　　 )

A、

B、

C、

D、

分析：核反應中有四種不同類型的核反應，它們分別是衰變、人工轉變、重核裂變、輕核聚變。其中衰變中有衰變、衰變等。

是衰變，

是衰變，

是人工轉變，只的C選項是重核裂變。

學生回答：

解：表示核裂變的是C

點評：培養(yǎng)學生的擴散散性思維。

例題2、秦山核電站第一期工程裝機容量為30萬kW，如果1g鈾235完全裂變時產生的能量為8.210¹⁰ J，并且假定產生的能量都變成了電能，那么，每年要消耗多少鈾235?(一年按365天計算)

學生回答：

解：核電站每天的發(fā)電量為W=Pt=3×10⁸×24×3600 J=2.592×10¹³ J.

每年的發(fā)電量W_總=365W=9.46×10¹⁵ J而1 g鈾完全裂變時產生的能量為

教師：大家都知道在第二次世界大戰(zhàn)即將結束的時候，美國于1945年8月6日、9日先后在日本的廣島、長崎上空投下了兩顆原子彈，剎那間，這兩座曾經十分美麗的城市變成一片廢墟．大家還知道目前世界上有少數國家建成了許多核電站，我國也相繼建成了浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站等。我想，現在大家一定想知道原子彈爆炸及核發(fā)電的原理，那么，我們這節(jié)課就來學習裂變，通過學習，大家就會對上述問題有初步的了解。

播放VCD光碟，展示原子彈爆炸的過程及原子彈爆炸后形成的慘景的片段。

學生：觀看原子彈爆炸的過程，并形成裂變能放出巨大能量的初步認識。

點評：激發(fā)起學生主動探求知識的欲望，從而為下一步進行教學活動奠定一個良好的基礎。