高中物理 重核的裂變

高中物理課件重核的裂變第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日1．知道重核的裂變反應(yīng)和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的

發(fā)生條件。2．知道重核裂變能放出能量，并能計(jì)

算核能的變化。3．了解鈾核的裂變特點(diǎn)及核電站的工

作原理。第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日1．重核的裂變(1)發(fā)現(xiàn)：1938年底，德國(guó)物理學(xué)家

和他的助手斯特拉斯曼，在用中子轟擊鈾核的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了

的裂變。(2)定義：重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)

的新原子核，并放出

的過程。(3)鈾核裂變：用

轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是

哈恩鈾核質(zhì)量差不多核能中子第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日中子臨界體積臨界質(zhì)量中子第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日2．核電站(1)組成

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

、重水或普通水作慢化劑。

③控制棒：由

能力很強(qiáng)的鎘制成，用以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度。

反應(yīng)堆鈾棒石墨吸收中子第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日(2)工作原理：核燃料

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

，使反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電。(4)核污染的處理：為避免射線對(duì)人體的傷害和

對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所造成放射性污染，在反應(yīng)堆外面要修建很厚的

，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，核廢料具有很強(qiáng)的

，需要放入特制容器，深埋地下。[關(guān)鍵一點(diǎn)]核電站和原子彈的基本原理都是利用了核裂變，但核電站中的核反應(yīng)是人工控制下的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而原子彈的爆炸沒有也不需要人工控制。裂變循環(huán)流動(dòng)放射性物質(zhì)水泥層放射性第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日答案：B第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日2．下列關(guān)于重核裂變的說法中，正確的是 (

)A．重核裂變反應(yīng)是一個(gè)吸能反應(yīng)B．重核裂變反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)C．重核裂變反應(yīng)的過程質(zhì)量虧損D．重核裂變反應(yīng)的過程質(zhì)量增加解析：重核裂變會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能，故選B、C。答案：BC第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日3．目前核電站利用的核反應(yīng)是 (

)A．裂變，核燃料為鈾 B．聚變，核燃料為鈾C(jī)．裂變，核燃料為氘 D．聚變，核燃料為氘解析：核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆。反應(yīng)堆中的核反應(yīng)主要是鈾235吸收慢中子后發(fā)生的裂變，反應(yīng)堆利用濃縮鈾制成鈾棒，作為核燃料，選項(xiàng)A正確。答案：A第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4．在核反應(yīng)堆外修建很厚的水泥層是為了防止(

)A．核爆炸 B．放射線外泄C．核燃料外泄 D慢中子外泄解析：核反應(yīng)堆的核燃料一般是鈾235，它具有很強(qiáng)的放射性，其衰變時(shí)放出的射線能對(duì)人體造成極大的傷害，在其外修建很厚的水泥層就是為了防止放射線外泄，則B正確。答案：B第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日答案：見解析第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日1．鈾核的裂變(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2～3個(gè)中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，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。第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日(3)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。一般說來，平均每個(gè)核子放出的能量約為1MeV,1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的能量，裂變時(shí)能產(chǎn)生幾萬(wàn)度的高溫。第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件(1)要有足夠濃度的鈾。(2)要有足夠數(shù)量的慢中子。(3)鈾塊的體積要大于等于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于等于臨界質(zhì)量。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(shí)，就有可能碰不到鈾核，只有當(dāng)鈾塊達(dá)到一定大小時(shí)，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中某個(gè)鈾核，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行下去，這就是臨界體積的含義。第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日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，但核子數(shù)不會(huì)減少D．重核裂變時(shí)比結(jié)合能減小，要發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能[思路點(diǎn)撥]根據(jù)重核裂變的條件和裂變釋放核能的原因進(jìn)行分析解答。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日[解析]核裂變時(shí)發(fā)生質(zhì)量虧損，核能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，釋放的核能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中子的動(dòng)能，A錯(cuò)；要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于臨界體積，B錯(cuò)；任何的核反應(yīng)中核子數(shù)都不變，C對(duì)。重核的比結(jié)合能較小，中等質(zhì)量的核比結(jié)合能最大，裂變時(shí)重核分裂為中等質(zhì)量的核，比結(jié)合能變大，產(chǎn)生質(zhì)量虧損，釋放核能，D錯(cuò)。[答案]

C第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

重核的裂變是放能核反應(yīng)，原因是核反應(yīng)前后質(zhì)量有虧損，根本原因是重核的比結(jié)合能相比中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能要小。所以在重核分解為兩個(gè)中等質(zhì)量核的過程中要釋放能量，而且釋放的能量遠(yuǎn)大于它俘獲中子時(shí)得到的能量。第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日1．核武器

原子彈殺傷力強(qiáng)大的原因是核能在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出來。2．核電站(1)核電站是利用緩慢釋放的核能來發(fā)電，其核心是核反應(yīng)堆，其簡(jiǎn)化示意圖如圖19－6－1所示：第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日其結(jié)構(gòu)及其作用如下表所示：組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾(U)提供核燃料慢化劑(減速劑)石墨、重水或普通水使裂變產(chǎn)生的快中子減速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)生高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電防護(hù)層金屬套和鋼筋混凝土防止射線對(duì)人體及其他生物體的侵害第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日(2)核電站發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：

①消耗的核燃料少，一座百萬(wàn)千瓦級(jí)的核電站，一年只消耗濃縮鈾30t左右，而同樣功率的火電站每年要消耗250萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)煤。

②作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲(chǔ)量大。

③對(duì)環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。[名師點(diǎn)睛](1)鈾核的裂變是人為的核反應(yīng)，自然界中不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生。(2)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度很快，如不加以控制，能量在瞬間急劇釋放(如原子彈)。核電站、核潛艇都是采用一定方法加以控制的可控核反應(yīng)堆。第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

解答這類問題，一般是先根據(jù)核反應(yīng)方程求出一個(gè)鈾核