第6节 核裂变
第7节 核聚变
第8节 粒子和宇宙
1.知道重核的裂变产物和链式反应发生的条件． 2.知道核聚变，了解受控聚变反应． 3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量． 4.知道粒子的分类及其应用，了解夸克模型． 5.了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化．
一、核裂变
1．核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．
2．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是
U＋n→Ba＋Kr＋3n．
3．链式反应：当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．
4．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量．
二、核电站
1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：
(1)燃料：铀棒．
(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂．
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法调节中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的特性，就可以容易地控制链式反应的速度．
2．工作原理：核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高．
3．能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，用于发电．
4．核污染的处理：在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．
三、核聚变与受控热核反应
1．核聚变
(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应．
(2)举例：H＋H→He＋n＋17.6 MeV
(3)条件
①轻核的距离要达到10－15 m以内．
②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．
(4)应用：目前，热核反应主要用在核武器上，那就是氢弹，需要用原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸．
(5)太阳能：太阳的主要成分是氢，太阳中心温度可达1.5×107 K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，太阳能就来自于太阳内部聚变释放的核能．
2．受控热核反应
(1)聚变的优点：第一：轻核聚变产能效率高．第二：地球上聚变燃料的储量丰富．第三：轻核聚变更为安全、清洁，控制温度，可控制反应，而且生成的废物数量少、易处理．
(2)聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温．
(3)控制方法
①磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是环流器．
②惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用激光从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应．
四、粒子和宇宙
1．“基本粒子”不基本
(1)直到19世纪末，人们都认为光子、电子、质子和中子是基本粒子．
(2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构．
2．发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子及以后的超子等．
(2)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．
3．夸克模型：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的，带电量为＋e或－e.
4．宇宙的演化
宇宙大爆炸温度为1032K，产生了夸克、轻子、胶子等粒子温度下降到1013K左右，强子时代→温度下降到1011K时，轻子时代→温度下降到109K时，核合成时代温度下降到104K，混合电离态→温度下降到3 000 K时，中性的氢原子恒星和星系．
5．恒星的演化：宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→氦核聚合成碳核→其他聚变过程→无聚变反应，形成白矮星或中子星或黑洞．
