教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版

5核裂變5核裂變教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；2．知道什么是鏈式反應(yīng)；3．會計算重核裂變過程中釋放出的能量；4．知道什么是核反應(yīng)堆．了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點．1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；質(zhì)量較小核能中子

質(zhì)量較小核能中子鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的

使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈式反應(yīng)．鏈式反應(yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于

或裂變物質(zhì)的質(zhì)量大于等于

．中子臨界體積臨界質(zhì)量鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的使裂變反應(yīng)一代接一代二、核電站 核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是

，它主要由以下幾部分組成：

(1)燃料：

；

(2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用

、

和

作慢化劑；

(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘

這一特性，就可以容易地控制鏈式反應(yīng)的速度．核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強吸收中子二、核電站核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強吸收中子工作原理：核燃料

釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．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

，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電．核污染的處理：為避免

對人體的傷害和

對水源、空氣和工作場所造成的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的

，用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線，核廢料具有很強的

，需要裝入特制的容器，

．裂變循環(huán)流動射線放射性物質(zhì)水泥層放射性深埋地下工作原理：核燃料 釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．裂變循環(huán)流動一、重核的裂變及鏈式反應(yīng)

定義：使重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)叫重核的裂變． 鈾核裂變：1938年德國物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時裂變?yōu)殡?Xe)和鍶(Sr)，有時裂變?yōu)殇^(Ba)和氪(Kr)，有時裂變?yōu)殇R(Sb)和鈮(Nb)，產(chǎn)物不同，釋放的能量和中子數(shù)也不盡相同．一、重核的裂變及鏈式反應(yīng)當(dāng)中子進入鈾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動，使核變成不規(guī)則的形狀，核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得核由于質(zhì)子間的斥力作用而不能恢復(fù)原狀，這樣就分裂成幾塊，同時放出2～3個中子．這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進行下去，釋放出越來越多的核能，這就是鏈式反應(yīng)，如圖3-5-1所示．圖3-5-1當(dāng)中子進入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核．復(fù)核中由于鏈式反應(yīng)的條件：(1)利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂過程中，又會放出更多中子，這些中子再去轟擊更多鈾核，產(chǎn)生更多中子，形成了鏈式反應(yīng)．(2)臨界體積：原子核的體積非常小，原子內(nèi)部的空隙很大，如果鈾塊不夠大，中子在鈾塊中通過時，就有可能碰不到鈾核而跑到鈾塊外面去，鏈式反應(yīng)不能繼續(xù)．只有當(dāng)鈾塊足夠大時，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中某個鈾核，使鏈式反應(yīng)進行下去．能夠發(fā)生鏈式反應(yīng)的最小體積，叫做它的臨界體積．鏈式反應(yīng)的條件：二、核電站——核反應(yīng)堆

原子彈殺傷力強大的原因是核能在極短時間內(nèi)釋放出來．如圖3-5-2核電站是利用緩慢釋放的核能來發(fā)電的，這是核能的和平利用，因此核電站是可控的鏈式反應(yīng)．現(xiàn)在世界上已有不少國家建有核電站，我國已建成使用和正在建設(shè)的核電站必將為現(xiàn)代化的建設(shè)提供能源保障．圖3-5-2二、核電站——核反應(yīng)堆圖3-5-2核反應(yīng)堆——核電站的心臟裂變反應(yīng)堆是核電站的心臟，它是一種人工控制鏈式反應(yīng)的裝置，可以使核能較平緩地釋放出來，裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表：核反應(yīng)堆——核電站的心臟控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸熱交換器水產(chǎn)生高溫蒸氣，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電防護層金屬套和鋼筋混凝土防止射線對人體及其他生物體的侵害控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸【典例1】

為使鏈式反應(yīng)平穩(wěn)進行，可采用下列的辦法(

)．

A．鈾塊可制成任何的體積

B.鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核

C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速

D．用鎘棒可作為慢化劑使中子減速對核裂變和鏈式反應(yīng)的理解

【典例1】為使鏈式反應(yīng)平穩(wěn)進行，可采用下列的辦法()．解析由于使鈾塊發(fā)生鏈式反應(yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯誤，鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接再去轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯誤．答案

C解析由于使鈾塊發(fā)生鏈式反應(yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯誤，教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版了解核電站及核能發(fā)電

了解核電站及核能發(fā)電教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為E＝n·Δm×931.5MeV＝2.56×1024×0.212×931.5MeV＝5.06×1026MeV.答案(1)40

90

(2)5.06×1026MeV因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為【變式2】

原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈式反應(yīng)的一種裝置，它主要有哪四部分組成(

)．

A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)

C．原子燃料、調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

D．原子燃料、減速劑、原子能聚存系統(tǒng)和輸送系統(tǒng) 解析目前核反應(yīng)堆組成有：原子燃料、減速劑、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)． 答案A【變式2】貧鈾彈天然鈾中，含有238U、235U和234U三種同位素，其中235U僅占0.72%,238U占絕對優(yōu)勢，而只有235U才能用于核裂變反應(yīng)，因此制造核武器和核電站燃料的天然鈾必須加工處理成富含235U的濃縮鈾，獲取濃縮鈾后剩余的軸中235U含量更低，這種235U含量比天然鈾更低的鈾叫貧鈾．貧鈾彈教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版5核裂變5核裂變教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；2．知道什么是鏈式反應(yīng)；3．會計算重核裂變過程中釋放出的能量；4．知道什么是核反應(yīng)堆．了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點．1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；質(zhì)量較小核能中子

質(zhì)量較小核能中子鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的

使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈式反應(yīng)．鏈式反應(yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于

或裂變物質(zhì)的質(zhì)量大于等于

．中子臨界體積臨界質(zhì)量鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的使裂變反應(yīng)一代接一代二、核電站 核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是

，它主要由以下幾部分組成：

(1)燃料：

；

(2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用

、

和

作慢化劑；

(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘

這一特性，就可以容易地控制鏈式反應(yīng)的速度．核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強吸收中子二、核電站核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強吸收中子工作原理：核燃料

釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．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

，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電．核污染的處理：為避免

對人體的傷害和

對水源、空氣和工作場所造成的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的

，用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線，核廢料具有很強的

，需要裝入特制的容器，

．裂變循環(huán)流動射線放射性物質(zhì)水泥層放射性深埋地下工作原理：核燃料 釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．裂變循環(huán)流動一、重核的裂變及鏈式反應(yīng)

定義：使重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)叫重核的裂變． 鈾核裂變：1938年德國物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時裂變?yōu)殡?Xe)和鍶(Sr)，有時裂變?yōu)殇^(Ba)和氪(Kr)，有時裂變?yōu)殇R(Sb)和鈮(Nb)，產(chǎn)物不同，釋放的能量和中子數(shù)也不盡相同．一、重核的裂變及鏈式反應(yīng)當(dāng)中子進入鈾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動，使核變成不規(guī)則的形狀，核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得核由于質(zhì)子間的斥力作用而不能恢復(fù)原狀，這樣就分裂成幾塊，同時放出2～3個中子．這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進行下去，釋放出越來越多的核能，這就是鏈式反應(yīng)，如圖3-5-1所示．圖3-5-1當(dāng)中子進入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核．復(fù)核中由于鏈式反應(yīng)的條件：(1)利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂過程中，又會放出更多中子，這些中子再去轟擊更多鈾核，產(chǎn)生更多中子，形成了鏈式反應(yīng)．(2)臨界體積：原子核的體積非常小，原子內(nèi)部的空隙很大，如果鈾塊不夠大，中子在鈾塊中通過時，就有可能碰不到鈾核而跑到鈾塊外面去，鏈式反應(yīng)不能繼續(xù)．只有當(dāng)鈾塊足夠大時，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中某個鈾核，使鏈式反應(yīng)進行下去．能夠發(fā)生鏈式反應(yīng)的最小體積，叫做它的臨界體積．鏈式反應(yīng)的條件：二、核電站——核反應(yīng)堆

原子彈殺傷力強大的原因是核能在極短時間內(nèi)釋放出來．如圖3-5-2核電站是利用緩慢釋放的核能來發(fā)電的，這是核能的和平利用，因此核電站是可控的鏈式反應(yīng)．現(xiàn)在世界上已有不少國家建有核電站，我國已建成使用和正在建設(shè)的核電站必將為現(xiàn)代化的建設(shè)提供能源保障．圖3-5-2二、核電站——核反應(yīng)堆圖3-5-2核反應(yīng)堆——核電站的心臟裂變反應(yīng)堆是核電站的心臟，它是一種人工控制鏈式反應(yīng)的裝置，可以使核能較平緩地釋放出來，裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表：核反應(yīng)堆——核電站的心臟控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸熱交換器水產(chǎn)生高溫蒸氣，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電防護層金屬套和鋼筋混凝土防止射線對人體及其他生物體的侵害控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸【典例1】

為使鏈式反應(yīng)平穩(wěn)進行，可采用下列的辦法(

)．

A．鈾塊可制成任何的體積

B.鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核

C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速

D．用鎘棒可作為慢化劑使中子減速對核裂變和鏈式反應(yīng)的理解

【典例1】為使鏈式反應(yīng)平穩(wěn)進行，可采用下列的辦法()．解析由于使鈾塊發(fā)生鏈式反應(yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯誤，鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接再去轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯誤．答案

C解析由于使鈾塊發(fā)生鏈式反應(yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯誤，教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版了解核電站及核能發(fā)電

了解核電站及核能發(fā)電教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為E＝n·Δm×931.5MeV＝2.56×1024×0.212×931.5MeV＝5.06×1026MeV.答案(1)40

90

(2)5.06×1026MeV因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為【變式2】

原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈式反應(yīng)的一種裝置，它主要有哪四部分組成(

)．

A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)

C．原子燃料、調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

D．原子燃料、減