【優(yōu)化指導(dǎo)】2016-2017學(xué)年高中物理 第19章 原子核 6 核裂變課件 新人教版選修3-5

1、6核裂變核裂變一二填一填練一練一、核裂變及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(見課本第83頁)1.裂變:鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊,這類核反應(yīng)叫原子核的裂變。2.典型核反應(yīng)方程式:裂變的產(chǎn)物是多樣的,其中最典型的反應(yīng)是鈾核裂變生成鋇和氪,同時(shí)放出3個(gè)中子。核反應(yīng)方程式為:3.鏈?zhǔn)椒磻?yīng):當(dāng)一個(gè)中子引發(fā)一個(gè)鈾核裂變后,反應(yīng)釋放出的中子又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變,釋放出的中子又轟擊其他鈾原子核這樣的反應(yīng)一代接一代進(jìn)行下去的過程,叫作裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一二填一填練一練4.臨界體積和臨界質(zhì)量:通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的 最小體積叫作它的臨界體積,相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。5.核裂變的能量:1 kg鈾235全部裂

2、變放出的能量相當(dāng)于 2 800 t 標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)釋放的化學(xué)能。 一二填一填練一練二、核電站(見課本第85頁)1.核電站:利用核能發(fā)電,它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆,它主要由以下幾部分組成。(1)燃料:鈾棒。(2)慢化劑:鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng),采用石墨、重水或普通水作慢化劑。(3)控制棒:為了控制能量釋放的速度,就要想辦法調(diào)節(jié)中子的數(shù)目,采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法,利用鎘吸收中子的特性,就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度。一二填一填練一練2.工作原理:核燃料裂變釋放能量,使反應(yīng)區(qū)溫度升高。3.能量輸出:利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外 循環(huán)流動(dòng),把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去,用于發(fā)電。4.

3、核污染的處理:為避免射線對(duì)人體的傷害和放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所造成的放射性污染,在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層,用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線,核廢料具有很強(qiáng)的放射性,需要裝入特制的容器,深埋地下。填一填練一練鈾核裂變時(shí),對(duì)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素,下列說法中正確的是()A.鈾塊的質(zhì)量是重要因素,與體積無關(guān)B.為了使鈾235裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生,最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的快中子C.若鈾235的體積超過它的臨界體積,裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D.裂變能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾塊的質(zhì)量無關(guān)解析:要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須使鈾塊體積或質(zhì)量大于臨界體積或臨界質(zhì)量,故A、D錯(cuò),C對(duì);鈾235俘獲慢中子發(fā)生裂

4、變的概率大,快中子使鈾235發(fā)生裂變的幾率小,故B錯(cuò)。答案:C探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究探究一對(duì)核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的分析對(duì)核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的分析如圖,核裂變示意圖。(1)重核裂變是一種天然現(xiàn)象嗎?(2)只要有中子轟擊鈾塊就可以產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)嗎?探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析1.鈾核的裂變和裂變方程(1)核子受激發(fā):當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后,便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核,復(fù)核中由于核子的激烈運(yùn)動(dòng),使核變成不規(guī)則的形狀。(2)核子分裂:核子間的距離增大,因而核力迅速減弱,使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊,同時(shí)放出2或3個(gè)中子,這些中子又引起其

5、他鈾核裂變,這樣,裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去,釋放出越來越多的核能。(3)常見的裂變方程:探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件(1)鈾塊的體積大于臨界體積。(2)鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量。以上兩個(gè)條件滿足一個(gè)即可。3.裂變反應(yīng)的能量鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核,發(fā)生質(zhì)量虧損,所以放出能量。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析【例題1】關(guān)于重核的裂變,以下說法正確的是()A.核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量B.中子從鈾塊中通過時(shí),一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C.重核裂變釋放出大量能量,產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損,所以核子數(shù)要減少D.由于重核的核子平均質(zhì)量大于中

6、等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量,所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí),要發(fā)生質(zhì)量虧損,放出核能探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析解析:根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知,裂變時(shí)因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng),是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,其釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的,即鈾塊的體積必須大于其臨界體積,如果體積小,中子從鈾塊中穿過時(shí),碰不到原子核,則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生。在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會(huì)減少的,質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個(gè)核子的質(zhì)量的,因此選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò);重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí),由于核子平均質(zhì)量小,會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損,從而釋放出核能,選項(xiàng)D正確。答案:D探究一探究二問

7、題導(dǎo)引名師精講典例剖析變式訓(xùn)練1關(guān)于鈾核裂變,下列說法正確的是()A.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,但只能裂變成兩種不同的核B.鈾核裂變時(shí)還能同時(shí)釋放23個(gè)中子C.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行,最好用純鈾235D.鈾塊的體積對(duì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響解析:鈾核受到中子的轟擊,會(huì)引起裂變,裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,具有極大的偶然性,但裂變成兩塊的情況多,也有的分裂成多塊,并放出幾個(gè)中子,鈾235受中子的轟擊時(shí),裂變的概率大,且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變,而鈾238只有俘獲能量在1 MeV以上的中子才能引起裂變,且裂變的幾率小,而要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng),必須使鈾塊體積超過臨界體積。綜上所述,選項(xiàng)B、C正確。答

8、案:BC探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究探究二核電站核電站如圖,核電站工作流程示意圖。 核電站工作流程(1)核電站的核心設(shè)施是什么?(2)核電站是如何實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的?探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析1.核電站的主要組成核電站的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆,反應(yīng)堆用的核燃料是鈾235,它的主要部件列表如下: 探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析2.反應(yīng)堆工作原理(1)在核電站中,核反應(yīng)堆是熱源,如圖為簡化的核反應(yīng)堆示意圖:鈾棒是燃料,由天然鈾或濃縮鈾(鈾235的含量占2%4%)制成,石墨(重水)為慢化劑,使反應(yīng)生成

9、的快中子變?yōu)槁凶?便于鈾235的吸收,發(fā)生裂變,慢化劑附在鈾棒周圍。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析(2)鎘棒的作用是吸收中子,控制反應(yīng)速度,所以也叫控制棒?？刂瓢舨迦肷钜恍?吸收中子多,反應(yīng)速度變慢,插入淺一些,吸收中子少,反應(yīng)速度加快,采用電子儀器自動(dòng)調(diào)節(jié)控制棒的升降,就能使反應(yīng)堆安全正常地工作。(3)核反應(yīng)釋放的能量大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,這時(shí)通過水、液態(tài)鈉等作冷卻劑,在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng),把內(nèi)能傳輸出去,用于推動(dòng)蒸汽機(jī),使發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)生裂變反應(yīng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一些有危險(xiǎn)的放射性物質(zhì),很厚的水泥防護(hù)層可以防止射線輻射到外面。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析3.核電站發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)(1)消耗的

10、核燃料少。(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲(chǔ)量大,所能提供的能量大。(3)對(duì)環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析【例題2】如圖是慢中子反應(yīng)堆的示意圖,對(duì)核反應(yīng)堆的下列說法中正確的是()A.鈾235容易吸收快中子發(fā)生裂變反應(yīng)B.快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量減少,變成慢中子,慢中子容易被鈾235俘獲而引起裂變反應(yīng)C.控制棒由鎘做成,當(dāng)反應(yīng)過于激烈時(shí),使控制棒插入深一些,讓它多吸收一些中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些D.若要使裂變反應(yīng)更激烈一些,應(yīng)使控制棒插入深一些,使大量快中子碰撞控制棒后變成慢中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)快一些探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析解析

11、:根據(jù)鈾235的特點(diǎn),它更容易吸收慢中子而發(fā)生裂變,A錯(cuò)誤;在反應(yīng)堆中減速劑的作用就是減少快中子能量從而更易讓鈾235吸收裂變,B正確;鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的劇烈程度取決于裂變釋放出的中子總數(shù),鎘控制棒可以吸收中子,因而可以控制核反應(yīng)的快慢,即插入得深,吸收得多,反應(yīng)將變慢,反之將加快,C正確,D錯(cuò)誤。答案:BC探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析變式訓(xùn)練2山東榮成石島灣核電站總裝機(jī)規(guī)模400萬千瓦。核電站與火電站相比較,其優(yōu)勢(shì)在于()A.核燃料釋放出的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量B.就儲(chǔ)能來說,地球上核燃料資源遠(yuǎn)多于煤炭C.核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站D.核電站比火電站更容易建造解析:

12、核電站與火電站相比,相等質(zhì)量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可開采核礦石儲(chǔ)量所能提供的能量約為煤、石油的15倍,只要措施得當(dāng),核電站造成的污染很小,核能屬于清潔能源,選項(xiàng)A、B、C均正確;核電站的建造難度較大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:ABC123451.關(guān)于重核的裂變,以下說法正確的是()A.核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量B.中子從鈾塊中通過時(shí),一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C.重核裂變釋放出大量能量,產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損,所以核子數(shù)要減少D.重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí),要發(fā)生質(zhì)量虧損,放出核能解析:核裂變釋放的能量來源于裂變過程的質(zhì)量虧損,是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,其能量遠(yuǎn)大于俘獲中子時(shí)吸收的能量,A錯(cuò),D對(duì);鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生是有條件的,鈾塊的體積必須大于其臨界體積,否則,中子從鈾塊中穿過時(shí),可能碰不到原子核,則不會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),B錯(cuò);重核裂變時(shí),質(zhì)量數(shù)守恒,C錯(cuò)。答案:D123452.中國承諾到2020年碳排放量下降40%45%。為了實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)任大國的承諾,我國將新建核電站項(xiàng)目。目前關(guān)于核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程可能是()解析:重核的裂變是指質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核,A是裂變反應(yīng),A正確;B為衰變,C是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的反應(yīng),D是衰變。答案:A12345123454.核反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置,它的主要組