对核聚变和受控热核反应教学内容的商榷邬刚，方茜安徽师范大学物理与电子信息学院摘要：对人民教育出版社2007年4月出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修1-2第二版教材中聚变和受控热核反应内容进行了认真的探讨。通过仔细通读、严密推敲之后，发现有个别值得商榷之处，现提出一些改进的建议，以供思考、讨论。关键词：教材、高中物理、核反应中图分类号：O531，G634文献标识码：A文章编号：？1.引言人民教育出版社2007年4月出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修1-2第二版教材很有特色，纵观全书可以看出编辑这本书的有关工作人员付出的艰辛劳动和辛勤汗水。整本书材料翔实、内容丰富、概念清楚、物理图像清晰、文字流畅易懂、知识点衔接紧密、知识网络构建精巧。同时本书注重了对学生创新性思维的引导和培养，避免了对学生天马行空的想象力以及宝贵的发散拓展精神的扼杀，防止将学生一并单一的塑造为“书虫”、“书呆子”，实践证明高分低能的学生无法很好的立足于社会竞争，这不是教育应达到的目的，注重学生的个性发展在当代社会已显得越发重要，并且本书内容有利于学生在学习的过程中对物理产生更为浓烈的兴趣，激发学生的求知欲，是本很适合高中生学习的教科书。在本书中仅有个别值得商榷之处。在细读了本书第三章第四节裂变与聚变中有关“核聚变和受控热核反应”之后，为了达到抛砖引玉的目的，现简单阐述一下对本节的看法和观点，以求和广大读者交流沟通，不足之处希望大家批评指正.2.分析计算本书55页第二自然段第四行指明“当物质的温度达到几百万摄氏度时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生聚变。因此，聚变又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。”首先文中所指的“几百万”的反应发生温度有待调查，在核聚变反应中包括受控核聚变反应，在受控核聚变反应中获取能量的反应主要有如下几种[1]:其中以D-D反应为例：两粒氘核都带正电，要发生聚变，它们必须克服库仑斥力，彼此接近到原子核内核子与核子之间的距离(即)。此过程需要外界提供大量能量，从而剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，以克服库仑斥力，发生聚变。以无穷远处作为势能零点，通过一系列的计算从而得出此时库仑势能大约焦耳。把此值作为热运动[2]的平均能量(为玻尔兹曼常数[3])，便可算出T=K。但热运动中能量是按照统计规律分布的，由于这一规律反映了确定性现象规律性，因此通过研究完全可以掌握核聚变反应发生原子核所需拥有的能量，从而研究、计算出针对核聚变发生所需满足的基本温度条件，同时结合考虑到隧道效应的影响，综合以上两种影响因子的共同作用,可算出当反应温度达到时就可以发生聚变反应。但这依然是相当高的温度，由此可见，受控聚变反应对温度的要求是十分苛刻的，“几百万”的反应温度是远远无法满足这一苛刻的反应条件的。目前在中科院的有关核聚变的最先进的实验装置EAST（先进实验超导托卡马克）在高功率加热下温度将超过一亿度[4]，并非能在“几百万”的温度下就能够使核聚变顺利的进行下去。即使对恒星中的不受人为控制的核聚变反应而言，也不是在几百万度就能发生的。其次，本节中说到“热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。”这一句话可以完善。在受控核聚变反应中，若想使反应持续进行下去，至少需满足以下条件：聚变反应释放的能量与产生并维持高温等离子体所需的能量相等，即满足劳逊条件[5]。同时考虑到必然存在的能量流失问题以及等离子体吸收能量的效率无法达到百分之百这两个既定因素，可见理论上满足劳逊条件所应达到的最基本条件在现实实验中是无法成立的，实际实验中，聚变反应释放的能量应当高于产生并维持高温等离子体所需的能量。EAST装置在运行时需由外界提供巨大的能量，以支持核聚变反应的持续进行，并且EAST的最长持续运行时间为1000秒。同时书中所述的反应条件也不够具体，在受控核聚变反应中需要做到不断清除反应生成的无用的产物和，以使反应顺利正常的进行下去。同样，由科学研究可知，在恒星中不受控的核聚变反应也并非一直能持续下去。本书此部分55页右下角小字部分指出“几十亿年来，太阳每秒辐射出的能量约为J，相当于一千亿亿吨煤燃烧所放出的能量，其中20亿分之一左右的能量被地球吸收。”量，其中20亿分之一左右的能量被地球吸收。”然而根据世界气象组织（WMO）在1981年公布的太阳常数值1368w/m2以及地球平均半径6371.004公里这两项数据，从而计算得出地球每秒从太阳辐射出的能量中得到J的能量【1】。再次根据日地平均距离149597870公里及太阳常数值又可以算出太阳每秒辐射出的能量为J【2