高中物理 重核的裂變

高中物理課件重核的裂變第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日第三頁，共三十一頁，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

算核能的變化。3．了解鈾核的裂變特點及核電站的工

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

和他的助手斯特拉斯曼，在用中子轟擊鈾核的實驗中發(fā)現(xiàn)了

的裂變。(2)定義：重核被中子轟擊后分裂成兩個

的新原子核，并放出

的過程。(3)鈾核裂變：用

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

哈恩鈾核質(zhì)量差不多核能中子第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日中子臨界體積臨界質(zhì)量中子第六頁，共三十一頁，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，共三十一頁，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：為避免射線對人體的傷害和

對水源、空氣和工作場所造成放射性污染，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，核廢料具有很強的

，需要放入特制容器，深埋地下。[關(guān)鍵一點]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)流動放射性物質(zhì)水泥層放射性第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日答案：B第九頁，共三十一頁，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)是一個吸能反應(yīng)B．重核裂變反應(yīng)是一個放能反應(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：重核裂變會發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能，故選B、C。答案：BC第十頁，共三十一頁，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．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A正確。答案：A第十一頁，共三十一頁，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，它具有很強的放射性，其衰變時放出的射線能對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，共三十一頁，2022年，8月28日答案：見解析第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日1．鈾核的裂變(1)核子受激發(fā)：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。(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。第十五頁，共三十一頁，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)煤燃燒時釋放的能量，裂變時能產(chǎn)生幾萬度的高溫。第十六頁，共三十一頁，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，就有可能碰不到鈾核，只有當(dāng)鈾塊達到一定大小時，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中某個鈾核，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進行下去，這就是臨界體積的含義。第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日第十八頁，共三十一頁，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)不會減少D．重核裂變時比結(jié)合能減小，要發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能[思路點撥]根據(jù)重核裂變的條件和裂變釋放核能的原因進行分析解答。第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日[解析]核裂變時發(fā)生質(zhì)量虧損，核能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，釋放的核能遠遠大于中子的動能，A錯；要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于臨界體積，B錯；任何的核反應(yīng)中核子數(shù)都不變，C對。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。[答案]

C第二十頁，共三十一頁，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中等質(zhì)量核的過程中要釋放能量，而且釋放的能量遠大于它俘獲中子時得到的能量。第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日1．核武器

原子彈殺傷力強大的原因是核能在極短的時間內(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，其簡化示意圖如圖19－6－1所示：第二十二頁，共三十一頁，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第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日(2)核電站發(fā)電的優(yōu)點：

①消耗的核燃料少，一座百萬千瓦級的核電站，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250萬噸優(yōu)質(zhì)煤。

②作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲量大。

③對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。[名師點睛](1)鈾核的裂變是人為的核反應(yīng)，自然界中不會自發(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，共三十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日

解答這類問題，一般是先根據(jù)核反應(yīng)方程求出一個鈾核