高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变课件 新人教版选修35.ppt

第十九章 原子核 第六节核裂变 学习目标 知识导图 课前预习 知识点1 重核的裂变 中等质量 人为控制 1 定义重核裂变产生的 使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫链式反应 2 条件发生裂变物质的体积大于 或裂变物质的质量大于 知识点2 链式反应 中子 临界体积 临界质量 1 核电站的工作原理核电站的核心是 其简化示意图如图所示 各部分作用如下 知识点3 核电站 核反应堆 1 核燃料 反应堆使用浓缩铀 铀235占3 4 制成 作为核燃料 释放 2 减速剂 用 使裂变中产生的中子减速 以便被铀235吸收 3 控制棒 由吸收中子能力很强的 制成 用以控制 4 水泥防护层 反应堆外层是很厚的 可防止射线辐射出去 5 热交换器 靠 和 在反应堆内外的循环流动 把产生的热量传输出去 铀棒 核能 石墨 重水和普通水 镉 反应速度 水泥壁 水 液态金属钠 2 核电站与火电站相比有何优缺点 1 优点 核电站消耗的燃料 作为核燃料的铀 钍等在地球上的可采储量 火电站烧煤要放出很多污染物 而核电站放出的污染物要 2 缺点 一旦核泄漏会造成严重的 核废料处理 很少 很大 少得多 核污染 比较困难 判一判 1 只要铀块的体积大于临界体积 就可以发生链式反应 2 中子从铀块中通过时 一定发生链式反应 3 重核裂变释放出大量能量 产生明显的质量亏损 所以核子数要减小 4 核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度 5 核反应堆用过的核废料无毒无害 选一选 山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦 核电站与火电站相比较 下列说法错误的是 a 核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量b 就可采储量来说 地球上核燃料资源远大于煤炭c 在经济效益方面核电与火电不相上下d 核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性 要做特殊处理解析 核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量 a正确 就可采储量所提供的能量来说 远大于煤炭所能提供的能量 而不是采储量 b错误 在经济效益方面核电与火电不相上下 c正确 核电站是有污染的 核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性 要做特殊处理 d正确 b 想一想 如图为核裂变示意图 1 重核裂变是一种天然现象吗 2 只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗 答案 1 不是 2 不能解析 重核的裂变不能自发地进行 只能发生在人工控制的核反应中 只有达到链式反应的条件时 才会发生重核的裂变 课内探究 1964年10月16日 中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功 其爆炸力相当于1 8万吨tnt炸药 爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化 在半径400m的范围内 沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质 半径1600m范围内所有动植物全部死亡 探究一重核的裂变及链式反应 1 巨大的核能是从哪里来的 2 在利用重核裂变制成的原子弹中 需不需要用镉制成的控制棒 提示 1 铀核的裂变 2 不需要 2 链式反应的条件 1 要有足够浓度的235u 2 要有足够数量的慢中子 3 铀块的体积要大于临界体积3 裂变反应的能量铀核裂变为中等质量的原子核 发生质量亏损 所以放出能量 一个铀235核裂变时释放的能量如果按200mev估算 1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量 裂变时能产生几百万度的高温 关于重核裂变 下列说法正确的是 a 重核裂变成中等核要吸收能量b 中子进入铀块中时 一定能发生链式反应c 重核裂变过程中质量数减少d 较重的核分裂成中等大小的核 核子的平均结合能会增加 可以释放出核能 典例1 d 解析 中等大小的原子核的平均结合能最大 这些核最稳定 如果使较重的核分裂成中等大小的核 核子的平均结合能会增加 可以释放出能量 由此知a错误 d正确 当一个中子引起一个铀核的裂变后 放出中子 放出的中子如果能引起其他铀核裂变 链式反应才能进行 b错误 核反应满足电荷数守恒和质量数守恒 c错误 ac 如图所示为核电站工作流程示意图 1 核电站的核心设施是什么 2 核电站是如何实现能量的转化与转移的 提示 1 核电站的核心设施是核反应堆 2 通过热交换器将核反应中产生的热量输送出来 推动汽轮机工作 探究二核电站 核反应堆原子核的链式反应可以在人工控制下进行 使核能较平缓地释放出来 这样释放的核能就可以为人类的和平建设服务 裂变反应堆的结构和工作原理如下表所示 特别提醒 在利用核反应堆发电时 一定要注意安全防护 历史上曾经有过核电站泄漏事故 典例2 bc 解题指导 深入理解核反应堆的工作原理 是处理该类问题的关键 解析 根据铀235的特点 它更容易吸收慢中子而发生裂变 a错误 在反应堆中减速剂的作用就是减少快中子能量从而更易让铀235吸收裂变 b正确 链式反应的剧烈程度取决于裂变释放出的中子总数 镉控制棒可以吸收中子 因而可以控制核反应的快慢 即插入的深 吸收的多 反应将变慢 反之将加快 c正确 d错误 对点训练2 原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置 它主要由四部分组成 它们是 a 原子燃料 慢化剂 冷却系统和控制调节系统b 原子燃料 慢化剂 发热系统和传热系统c 原子燃料 慢化剂 碰撞系统和传热系统d 原子燃料 中子源 原子能存聚系统和输送系统解析 原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置 它主要由原子燃料 慢化剂 冷却系统和控制调节系统四部分组成 故a正确 a 素养提升 1 核能的应用原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来 核电站是利用缓慢释放的核能来发电 这是核能的和平利用 2 核能的计算 1 若以kg为质量亏损 m的单