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2．可控?zé)岷朔磻?yīng) (1)聚變與裂變相比有很多優(yōu)點(diǎn) 提問:目前.人們還不能控制核聚變的速度.但科學(xué)家們正在努力研究和嘗試可控?zé)岷朔磻?yīng).以使核聚變造福于人類.我國在這方面的研究和實(shí)驗(yàn)也處于世界領(lǐng)先水平.請同學(xué)們自學(xué)教材.了解聚變與裂變相比有哪些優(yōu)點(diǎn)? 投影材料二[2]:可控?zé)岷朔磻?yīng)發(fā)展進(jìn)程 例:一個氘核和一個氚核發(fā)生聚變.其核反應(yīng)方程是21H+31H→42He+10n.其中氘核的質(zhì)量:mD=2.014 102 u.氚核的質(zhì)量:mT=3.016 050 u.氦核的質(zhì)量:mα=4.002 603 u.中子的質(zhì)量:mn=1.008 665 u.1u=1.660 6×10-27kg.e = 1.602 2×10-19C.請同學(xué)們求出該核反應(yīng)所釋放出來的能量. 學(xué)生計(jì)算: 根據(jù)質(zhì)能方程.釋放出的能量為: 教師點(diǎn)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(jié):聚變與裂變相比.這是優(yōu)點(diǎn)之一.即輕核聚變產(chǎn)能效率高. 教師點(diǎn)拔:常見的聚變反應(yīng):21H+21H→31He+11H+4MeV. 21H+31H→42He+10n+17.6 MeV.在這兩個反應(yīng)中.前一反應(yīng)的材料是氘.后一反應(yīng)的材料是氘和氚.而氚又是前一反應(yīng)的產(chǎn)物.所以氘是實(shí)現(xiàn)這兩個反應(yīng)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(jī)的終結(jié)者. 總結(jié):聚變與裂變相比.這是優(yōu)點(diǎn)之二.即地球上聚變?nèi)剂系膬α控S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(dāng)于燃燒300L汽油. 聚變與裂變相比.優(yōu)點(diǎn)之三.是輕核聚變反應(yīng)更為安全.清潔. 實(shí)現(xiàn)核聚變需要高溫.一旦出現(xiàn)故障.高溫不能維持.反應(yīng)就自動終止了.另外.氘和氚聚就反應(yīng)中產(chǎn)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(zhì)子與其他物質(zhì)反應(yīng)而生成的放射性物質(zhì).比裂就所生成的廢物的數(shù)量少.容易處理. (2)我國在可控?zé)岷朔磻?yīng)方面的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)展情況. EAST全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置以探索無限而清潔的核聚變能源為目標(biāo).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(shè)計(jì)制造的EAST全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置大部件已安裝完畢.進(jìn)入抽真空降溫試驗(yàn)階段.我國的科學(xué)家就率先建成了世界上第一個全超導(dǎo)核聚變“人造太陽 實(shí)驗(yàn)裝置.模擬太陽產(chǎn)生能量. 點(diǎn)評:通過了解我國在可控?zé)岷朔磻?yīng)方面的成就.激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和獻(xiàn)身科學(xué)的能力. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

能源危機(jī)是一個全球性的共同問題，科學(xué)家們正在積極探索核能的開發(fā)與和平利用，其中可控?zé)岷朔磻?yīng)向人類展示了誘人的前景．熱核反應(yīng)比相同數(shù)量的核子發(fā)生裂變反應(yīng)釋放  的能量要大好幾倍，同時所造成的污染也要輕得多，而且可用于熱核反應(yīng)的氘（
 
2
1
H）在海水中的總含量非常豐富，所以一旦可控?zé)岷朔磻?yīng)能夠達(dá)到實(shí)用，便可解決人類所面臨的能源危機(jī)問題．
（1）熱核反應(yīng)中的一種反應(yīng)是1個氘核和1個氚核（
 
3
1
H）聚變?yōu)橐粋�氦核（
 
4
2
H），請完成這個核反應(yīng)方程式：
 
2
1
H+
 
3
1
H→
 
4
2
H+
 
.
+能量．
（2）若氘核的質(zhì)量為2.0141u，氚核的質(zhì)量為3.0161u，中子的質(zhì)量為1.0087u，氦核的質(zhì)量為4.0026u．其中u是原子質(zhì)量單位，已知1u相當(dāng)于931MeV的能量，則上述核反應(yīng)過程中釋放的能量為
17.6
17.6
MeV．（保留3位有效數(shù)字）

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（2008?東莞模擬）未來人類要通過可控?zé)岷朔磻?yīng)取得能源，要持續(xù)發(fā)生熱核反應(yīng)必須把溫度高達(dá)幾百萬攝氏度以上的核材料約束在一定的空間內(nèi)，約束的辦法有多種，其中技術(shù)上相對成熟的是用磁場約束，稱為“托卡馬克”裝置，如圖為這種裝置的模型圖：垂直紙面的有環(huán)形邊界的勻強(qiáng)磁場（b區(qū)域）圍著磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的圓形a區(qū)域，a區(qū)域內(nèi)的離子向各個方向運(yùn)動，離子的速度只要不超過某值，就不能穿過環(huán)形磁場的外邊界而逃逸，從而被約束，設(shè)環(huán)形磁場的內(nèi)半徑R1=0.5m，外半徑R2=1.0m，若磁場的磁感強(qiáng)度B0=1.0T，被約束的離子比荷q/m=4.0×107C/kg．（1）若a區(qū)域中沿半徑OM方向射入磁場的離子不能穿過磁場，粒子的速度不能超過多大？（2）若要使從a區(qū)域沿任何方向射入磁場的速率為2.0×107m/s的離子都不能越出磁場的外邊界，則b區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少要有多大？

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（2006?廣州一模）未來人類要通過可控?zé)岷朔磻?yīng)取得能源，要持續(xù)發(fā)生熱核反應(yīng)，必須把溫度高達(dá)幾百萬攝氏度以上的核材料約束在一定的空間內(nèi)．約束的辦法有多種，其中技術(shù)上相對較成熟的是用磁場約束核材料，稱為“托卡馬克”裝置．如圖所示為這種裝置的簡化模型：有環(huán)形邊界的勻強(qiáng)磁場（b區(qū)域）圍著磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的圓形a區(qū)域，a區(qū)域內(nèi)的離子向各個方向運(yùn)動，離子的速度只要不超過某值，就不能穿過環(huán)形磁場的外邊界而逃逸，從而被約束．
設(shè)環(huán)形磁場的內(nèi)半徑R1=0.50m，外半徑R2=1.0m，若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，被約束的離子比荷
q
m
=4.0×107C/kg．
（1）完成核反應(yīng)方程：
 
3
2
He+
 
2
1
H→
 
4
2
He+
 
4
2
He+
 
1
1
H
 
4
2
He+
 
1
1
H
．
（2）若a區(qū)域中沿半徑0M方向射入磁場的離子不能穿出磁場的外邊界，粒子的速度不能超過多大？
（3）若要使從a區(qū)域沿任何方向射入磁場的速率為2×107m/s的離子都不能越出磁場的外邊界，則b區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少要有多大？

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現(xiàn)在世界上許多國家都在積極研究可控?zé)岷朔磻?yīng)的理論和技術(shù)，以解決能源危機(jī)問題.熱核反應(yīng)中所用的燃料——氘，在地球上儲量非常豐富，1 L海水中大約有0.3 g氘，如果用來進(jìn)行熱核反應(yīng)，放出的能量約與燃燒300 L汽油相當(dāng).設(shè)氘核的質(zhì)量為m1,氦核的質(zhì)量為m2，光速為c,阿伏加德羅常數(shù)為NA，氘的摩爾質(zhì)量為m0.

（1）寫出兩個氘核聚變成一個氦核的核反應(yīng)方程；

（2）質(zhì)量為M的氘參與上述聚變反應(yīng)可釋放出的能量為多少？

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現(xiàn)在世界上許多國家都在積極研究可控?zé)岷朔磻?yīng)的理論和技術(shù)，以解決能源危機(jī)問題.熱核反應(yīng)中所用的燃料——氘，在地球上儲量非常豐富，1 L海水中大約有0.3 g氘，如果用來進(jìn)行熱核反應(yīng)，放出的能量約與燃燒300 L汽油相當(dāng).設(shè)氘核的質(zhì)量為m1,氦核的質(zhì)量為m2，光速為c,阿伏加德羅常數(shù)為NA，氘的摩爾質(zhì)量為m0.

（1）寫出兩個氘核聚變成一個氦核的核反應(yīng)方程；

（2）質(zhì)量為M的氘參與上述聚變反應(yīng)可釋放出的能量為多少？

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