高中物理 第5章 核能与社会 3 聚变与受控热核反应 4 核能利用与社会发展精练（含解析）沪教版选修3-5-沪教版高二选修3-5物理试题.doc

聚变与受控热核反应核能利用与社会发展
1.知道聚变和聚变反应的特点．(重点)2.能写出聚变方程并会计算聚变能量．(重点＋难点)3.了解受控热核反应．
4．了解核能的优越性、安全性、废料处理及核能的合理利用．
,[学生用书P72])

一、聚变与受控热核反应
1．更大的能源宝库：使平均结合能小的轻核聚合成一个较重的原子核，同时会释放核能．把这种释放核能的反应称为聚变．
一个氘核和一个氚核发生聚变核反应，会释放17.6__MeV的能量，平均每个核子释放的能量在3MeV以上．海水中含有大量的这种轻核资源．
2．聚变的条件：由于这种核反应需在几千万度的高温下进行，因此，聚变又叫热核反应．太阳以及许多恒星内部，都在不断地进行着聚变反应．
3．受控热核反应：科学家设想的受控热核反应的两种方案：即磁约束和惯性约束．当前受人青睐的受控热核反应利用的是磁约束，它是一个利用强磁场约束等离子体的环流器．

(1)核聚变时吸收能量．()
(2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大．()
(3)热核反应主要用在核武器上，那就是原子弹．()
提示：(1)×(2)√(3)×

二、核能利用与社会发展
1．核能的优越性
(1)核燃料提供的能量巨大：1kg铀全部裂变释放的能量相当于2700t标准煤完全燃烧放出的能量．
(2)核燃料的储量丰富：1L海水中含有大约0.03g氘，它发生热核反应放出的能量相当于300L汽油完全燃烧．
(3)核燃料的运输和储存方便．
(4)清洁卫生，对环境的污染小：不会排放二氧化碳、氮氧化物等．
2．核安全性与核废料处理
(1)核电站的安全性能
第一道屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块，可以把98%以上的裂变产物滞留在芯块内，不向外释放．
第二道屏障：性能良好的锆合金包壳把燃料芯块密封在其中，保证密封性良好．
第三道屏障：由反应堆压力容器和冷却回路构成的压力边界，保证结构的完整性．
第四道屏障：由安全壳把整个反应堆压力边界内的设备包括在内，能承受事故发生的压力并保证良好的密封性．
(2)核废料的处理：能回收利用的进行回收再利用，不能回收的高放射性物质固化后埋藏处理．
3．科学家的使命：科学家的责任感：爱因斯坦曾参与建议美国政府制造原子弹，为此他在后半生常常责备自己．

对轻核聚变的理解[学生用书P72]
1．聚变：把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变．聚变反应又称为热核反应．
2．聚变方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋γ
3．聚变发生的条件
(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之间巨大的库仑斥力．
(2)宏观上：要使原子核具有如此大的动能，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，靠自身产生的热就可以使反应进行下去，在短时间内释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸．
4．轻核聚变与重核裂变的区别

反应方式
比较项目重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能原料的蕴藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1L海水中大约有0.03g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约和燃烧300L汽油相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站还都是用裂变反应释放核能目前，人们还不能控制它放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3～4倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
氢弹是一种利用核聚变反应，在瞬间放出巨大能量的装置，由于核聚变需要几百万度的高温才能进行，所以要先利用原子弹作为引爆装置，因此，氢弹的威力要远大于原子弹．
下列说法正确的是()
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然要吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大能量
[思路点拨]分清聚变与裂变的区别与联系是解此题的关键．
[解析]A选项，从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为两者的反应物与生成物全然不同．裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应；B选项，既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反；C选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温．但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量；因此，总的说来，聚变反应还是释放能量，故D正确．
[答案