5.4核裂變與核聚變（原卷版）

5.4核裂變與核聚變知識點(diǎn)一、核裂變的發(fā)現(xiàn)1．核裂變：鈾核在被轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變．2．鈾核裂變用中子轟擊鈾核時，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eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(1,0).3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中子轟擊重核發(fā)生裂變后，裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應(yīng)，引起新的核裂變，使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的反應(yīng)．4．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生反應(yīng)的體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量．知識點(diǎn)二、反應(yīng)堆與核電站1．核電站：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：、和普通水(也叫輕水)．(3)控制棒：為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，還需要在鈾棒之間插進(jìn)一些鎘棒，它吸收的能力很強(qiáng)，當(dāng)反應(yīng)過于激烈時，將鎘棒插入一些，讓它多吸收一些，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會慢一些，這種鎘棒叫作．2．工作原理核燃料發(fā)生釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高，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)的傳輸出去，用于，同時也使反應(yīng)堆冷卻．3．核污染的處理在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的，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，需要裝入特制的容器，．核電站的主要部件及作用組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料減速劑(慢化劑)石墨、重水或普通水(也叫輕水)使裂變產(chǎn)生的快中子減速控制棒鎘棒吸收中子，控制反應(yīng)速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護(hù)層厚水泥層防止放射線泄露，對人體及其他生物體造成傷害知識點(diǎn)三、核聚變1．定義：兩個結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫作核聚變．2．核反應(yīng)方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV.3．條件：使輕核的距離達(dá)到m以內(nèi)．方法：加熱到很高的．4．宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內(nèi)部的氫核成氦核釋放的能．5．人工熱核反應(yīng)：彈．首先由化學(xué)炸藥引爆彈，再由彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸．6．核聚變與核裂變的比較(1)優(yōu)點(diǎn)：①輕核聚變產(chǎn)能；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬α?；③輕核聚變更為安全、清潔．(2)缺點(diǎn)：核聚變需要的溫度太，地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度．解決方案：約束和約束．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個或多個中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個核子放出的能量要大3～4倍關(guān)于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，下列說法正確的是（）A．只要有中子打入鈾塊，一定能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng) B．只要是純鈾235，一定能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng) C．只要時間足夠長，就可以發(fā)生鏈?zhǔn)桨l(fā)應(yīng) D．鈾塊體積超過臨界體積時，一旦中子進(jìn)入就可以引發(fā)鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子核反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，如用于核電站等，在下列反應(yīng)中，屬于核裂變反應(yīng)的是（）A．510B+01n→B．92238U→90234C．714N+24He→D．92235U+01n→關(guān)于核電站的核反應(yīng)堆，下列說法正確的是（）A．利用熱中子是因?yàn)闊嶂凶拥乃俣瓤?，增加反?yīng)速度 B．在鈾棒的周圍放重水或普通水的目的是冷卻反應(yīng)堆 C．控制棒通過減速中子達(dá)到控制反應(yīng)速度的目的 D．若核反應(yīng)劇烈，可將控制棒插入深一些，減慢反應(yīng)速度如圖所示的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是（）A．中子 B．質(zhì)子 C．α粒子 D．β粒子（2023春?河南期末）核電站就是利用一座或若干座動力反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。以下反應(yīng)屬于核裂變的是（）A．15B．92C．92D．大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電，氘核聚變反應(yīng)方程是：12H+12H→23He+01n，已知12H的質(zhì)量為2.0136u，2A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV我國自主研發(fā)的世界首座具有第四代核電特征的核電站——華能石島灣高溫氣冷堆核電站，位于山東省威海市榮成石島灣．第四代核電站強(qiáng)化了防止核擴(kuò)散等方面的要求，目前處在原型堆技術(shù)研發(fā)階段．核電站使用的核燃料有一種典型的鈾核裂變方程是92235U+01n→56144Ba+x1Kr+301n，已知92235U質(zhì)量為m1，01n質(zhì)量為mA．反應(yīng)方程中x＝36，y＝87 B．該鈾核裂變方程可簡化為92235U→56144Ba+C．一次該核反應(yīng)釋放的能量為（m1﹣2m2﹣m3﹣m4）c2 D．只有當(dāng)鈾塊的體積足夠小時才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（多選）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得到的能量 B．中子從鈾塊中通過時，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)不變 D．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時有質(zhì)量虧損，放出核能（多選）用中子轟擊92235U原子核，發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為92235U+01A．X原子核中含有84個中子 B．反應(yīng)生成物的總結(jié)合能比92235C．X原子核中核子的平均質(zhì)量比92235UD．X原子核中核子的比結(jié)合能比92核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能好、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源．近年來，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗(yàn)證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站．一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘（又叫重氫）和氚（又叫超重氫）聚合成氦，并釋放一個中子．若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u，氚原子的質(zhì)量為3.0160u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u，中子的質(zhì)量為1.0087u，1u＝1.66×10﹣27kg．（1）寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程．（2）試計算這個核反應(yīng)釋放出來的能量．（3）若有1kg的氘核全部聚變，則釋放出多少M(fèi)eV的能量？以下說法正確的是（）A．聚變是裂變的逆反應(yīng) B．如果裂變釋放能量，則聚變反應(yīng)必定吸收能量 C．聚變必須將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬開爾文以上的高溫，顯然是吸收能量 D．裂變與聚變均可釋放巨大的能量（2022?武功縣一模）一個92235U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為92235U+01nA．X原子核中含有86個中子 B．X原子核中含有141個核子 C．因?yàn)榱炎儠r釋放能量，根據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加 D．因?yàn)榱炎儠r釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少（2023春?和平區(qū)期末）在下列描述核反應(yīng)的方程中，屬于α衰變的是；屬于裂變的是（填寫序號）。①12H+13H②24He+714N③92238U→90④01n+92235U→34（多選）鈾核裂變時，對于產(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．裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是直接利用裂變時產(chǎn)生的中子 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．以上說法都不對（多選）關(guān)于核反應(yīng)堆，下列說法正確的是（）A．鈾棒是核燃料，裂變時釋放核能 B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率 C．鈾棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率 D．石墨的作用是吸收中子 E．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出內(nèi)能（多選）（2023?浙江模擬）核能的利用可以減少碳排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和氣候變化目標(biāo)。近日，美國能源部稱，其核聚變“國家點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)設(shè)施”向目標(biāo)輸入了2.05兆焦的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦的聚變能量輸出。下列說法正確的是（）A．該核反應(yīng)的方程可能是92235U+01n→56144B．該核反應(yīng)需要極高的溫度 C．我國的大亞灣核電站利用了核聚變產(chǎn)生的能量 D．產(chǎn)生3.15兆焦的能量需要3.5×10﹣11kg的質(zhì)量虧損（2023?福州模擬）2022年，中國新一代“人造太陽”科學(xué)研究取得突破性進(jìn)展，HL﹣2M等離子體電流突破100萬安培，創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄。其中，氫核聚變的核反應(yīng)方程為12H+13H→24He+X，則X為，已知：12H質(zhì)量為m1，13H質(zhì)量為m2，24He質(zhì)量為m3，X的質(zhì)量為m4，光速c，則該核反應(yīng)釋放的核能大小為（請用m現(xiàn)在的核電站比較廣泛采用的核反應(yīng)之一是：92235U+01n→60（1）核反應(yīng)方程中的v是反中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零，試確定生成物鋯（Zr）的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)。（2）已知鈾（U）核的質(zhì)量為235.0439u，中子質(zhì)量為1.0087u，釹（Nd）核質(zhì)量為142.9098u，鋯核質(zhì)量為89.