重核裂变和链式反应

1、第四节第四节 重核裂变和链式反应 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 19191. 1919年，英国卢瑟福用年，英国卢瑟福用粒子轰击氮原粒子轰击氮原 子核，使其嬗变成氧原子。子核，使其嬗变成氧原子。 2. 19322. 1932年，查得威克发现中子年，查得威克发现中子 3. 19343. 1934年，法国约里奥居里夫妇用年，法国约里奥居里夫妇用粒粒 子轰击铝，产生了一个磷的同位素，但很子轰击铝，产生了一个磷的同位素，但很 快放出正电子蜕变为硅。快放出正电子蜕变为硅。 4. 4. 卢瑟福（卢瑟福（19331933）和爱因斯坦（）和爱因斯坦（19351935）均）均 没有意识到原子能的实际

2、利用近在眼前。没有意识到原子能的实际利用近在眼前。 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 19331. 1933年，爱因斯坦移居美国年，爱因斯坦移居美国 2. 19382. 1938年，费米逃往美国年，费米逃往美国 3. 3. 德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、 哈恩、盖革哈恩、盖革 4. 19334. 1933年，匈牙利物理学家齐拉德（年，匈牙利物理学家齐拉德（1898189819641964） 已经意识到核能的开发可能用于军事已经意识到核能的开发可能用于军事 5. 19355. 1935年，建议物理学家暂缓发表研究成果年，建议物理

3、学家暂缓发表研究成果 6. 19396. 1939年，玻尔认为核能利用为时尚早年，玻尔认为核能利用为时尚早 7. 19397. 1939年，爱因斯坦、萨克斯、罗斯福说服美国政年，爱因斯坦、萨克斯、罗斯福说服美国政 府抢在德国之前抓紧研制原子弹。府抢在德国之前抓紧研制原子弹。 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 19341. 1934年，意大利物理学家费米用中子轰击原年，意大利物理学家费米用中子轰击原 子核，并发现通过石蜡减速之后的慢中子，裂子核，并发现通过石蜡减速之后的慢中子，裂 核能力更强。费米因此获核能力更强。费米因此获3838年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。 2. 19382.

4、1938年，德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元年，德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元 素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提 出核裂变猜想，以解释铀实验。并称裂变过程出核裂变猜想，以解释铀实验。并称裂变过程 要放出大量能量。要放出大量能量。 3. 3. 费米提出链式反应概念。费米提出链式反应概念。 4. 19394. 1939年年9 9月月1 1日，第二次世界大战正式打响日，第二次世界大战正式打响 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 19401. 1940年，美国政府正式大量拨款，启动年，美国政府正式大量拨款，启动 “曼哈顿工程曼哈顿工程”，格罗夫斯将

5、军为行政首脑，格罗夫斯将军为行政首脑 2. 19412. 1941年年1212月月19421942年年1212月，费米在芝加哥月，费米在芝加哥 研制原子反应堆研制原子反应堆 3. 3. 铀铀235235、钚、钚239239的提纯的提纯 4. 19434. 1943年年1 1月月19451945年年7 7月。奥本海默在新墨西月。奥本海默在新墨西 哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。 5. 75. 7月月1616日凌晨日凌晨5 5时时3030分，第一颗铀原子弹试分，第一颗铀原子弹试 爆成功。比一千个太阳都亮。爆成功。比一千个太阳都亮。 6. 6. 曼哈顿工程：动员曼

6、哈顿工程：动员5050万人，耗费万人，耗费2222亿美元，亿美元， 占用全国三分之一的电力占用全国三分之一的电力 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 19441. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国年底，盟军的特工小组已经发现德国 造不出原子弹造不出原子弹 2. 2. 科学家的犹豫：科学家的犹豫： 继续干吗？缺乏政治和道义上的支持继续干吗？缺乏政治和道义上的支持 不干吗？不符合现代科学技术的精神不干吗？不符合现代科学技术的精神 好的理由：应该让全人类知道它的威力好的理由：应该让全人类知道它的威力 3. 3. 齐拉德、爱因斯坦的态度齐拉德、爱因斯坦的态度 4. 19454. 194

7、5年年8 8月月6 6日，铀弹小男孩投到广岛；日，铀弹小男孩投到广岛；8 8月月 9 9日，钚弹胖子投在长崎日，钚弹胖子投在长崎 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 19441. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国年底，盟军的特工小组已经发现德国 造不出原子弹造不出原子弹 2. 2. 科学家的犹豫：科学家的犹豫： 继续干吗？缺乏政治和道义上的支持继续干吗？缺乏政治和道义上的支持 不干吗？不符合现代科学技术的精神不干吗？不符合现代科学技术的精神 好的理由：应该让全人类知道它的威力好的理由：应该让全人类知道它的威力 3. 3. 齐拉德、爱因斯坦的态度齐拉德、爱因斯坦的态度 4. 19

8、454. 1945年年8 8月月6 6日，铀弹小男孩投到广岛；日，铀弹小男孩投到广岛；8 8月月 9 9日，钚弹胖子投在长崎日，钚弹胖子投在长崎 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 1. 1. 核军备竞赛：盟国之争核军备竞赛：盟国之争 2. 19452. 1945年年8 8月，斯大林下令抓紧研制原子弹月，斯大林下令抓紧研制原子弹 3. 19493. 1949年年8 8月，苏联成功地进行了核实验月，苏联成功地进行了核实验 4. 19524. 1952年年1111月月1 1日，美国试爆第一颗氢弹日，美国试爆第一颗氢弹 5. 19535. 1953年年8 8月，苏联研制氢弹成功月，苏联研制氢弹成功

9、 6. 19526. 1952年年1010月月3 3日，英国研制成功原子弹日，英国研制成功原子弹 7. 19607. 1960年年2 2月月1313日，法国研制成功钚弹日，法国研制成功钚弹 8. 19648. 1964年年1010月月1616日，中国试爆成功原子弹日，中国试爆成功原子弹 1. 1公斤核燃料相当于公斤核燃料相当于2500吨煤吨煤 2. 1954年，苏联建成第一座小型原子能电站；年，苏联建成第一座小型原子能电站； 1956（英国），（英国），1957（美国）（美国） 3. 核电站：成本低、污染小、效率高，但事故核电站：成本低、污染小、效率高，但事故 太可怕太可怕 4. 1986年年

10、4月月26日切尔诺贝利核电站第日切尔诺贝利核电站第4号机号机 组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效 5. 1979年年3月月28日三里岛核电站二号堆事故，日三里岛核电站二号堆事故， 由于多重安全系统发挥作用，后果不严重由于多重安全系统发挥作用，后果不严重 6. 核聚变核聚变 核能开发的历史进程核能开发的历史进程 一、核能一、核能 原子核的结构发生变化时放出的能量，原子核的结构发生变化时放出的能量， 叫做叫做核能核能。 二、裂变(p.43) 什么叫重核裂变？重核在什么情况下才能什么叫重核裂变？重核在什么情况下才能 发生裂变呢？发生裂变呢？ 19381938年年

11、1212月德国科学家用中子轰击重核铀月德国科学家用中子轰击重核铀 时，发现铀核的裂变现象。之后，核能利时，发现铀核的裂变现象。之后，核能利 用问题才逐渐被了解清楚，从而使控制和用问题才逐渐被了解清楚，从而使控制和 利用原子能成为可能。利用原子能成为可能。 重核受到其他粒子（如中子）轰击时分重核受到其他粒子（如中子）轰击时分 裂成两块或两块以上中等质量的核的过程称裂成两块或两块以上中等质量的核的过程称 为裂变。裂变过程中放出中子并释放大量能为裂变。裂变过程中放出中子并释放大量能 量。量。 三、链式反应三、链式反应 1、链式反应、链式反应 (见基础教材见基础教材p.44) 重核裂变时放出的中子引起

12、其他重重核裂变时放出的中子引起其他重 核的裂变，可以使裂变不断进行下去，核的裂变，可以使裂变不断进行下去， 这就是链式反应。这就是链式反应。 反应的特点：反应的特点： 利用一个中子轰击一个轴核，使利用一个中子轰击一个轴核，使 轴核发生裂变，在反应中还放出轴核发生裂变，在反应中还放出2 2个中个中 子，中子对未反应的轴核再进行轰击，子，中子对未反应的轴核再进行轰击， 从而使核反应出现连锁反应，使在短从而使核反应出现连锁反应，使在短 时间内出现积累效应。时间内出现积累效应。 核裂变核裂变 铀铀-235的裂变与核武器的裂变与核武器 35 种种 元元 素素的 的200 多种多种 位素位素 同同 发生链

13、反应发生链反应 爆爆 炸炸 2 3 U 235 92 n 1 0 Te 137 52 Zr 97 40 n 1 0 Kr 91 36 U 235 92 n 1 0 Ba 142 56n 1 0 2、临界体积 能够发生链式反应的铀块 的最小体积叫做它的临界体积。 3、原子弹 p.45 杨振宁杨振宁 1964年10 月16日中 国爆炸了 第一颗原 子弹。 1967年6 月17日中 国爆炸了 第一颗氢 弹。 悼邓稼先词悼邓稼先词 （张爱萍）（张爱萍） 踏遍戈壁共草原，踏遍戈壁共草原， 二十五年前，二十五年前， 连克千重关，连克千重关， 群力奋战自当先，群力奋战自当先， 捷音频年传。捷音频年传。 蔑视

14、核讹诈，蔑视核讹诈， 华夏创新篇，华夏创新篇， 君视名利如粪土，君视名利如粪土， 许身国威壮河山，许身国威壮河山， 功勋泽人间。功勋泽人间。 第五节 反应堆 核电站 一、反应堆一、反应堆 用人工的方法控制核裂变链式反应速用人工的方法控制核裂变链式反应速 度获得核能的装置，叫做反应堆。度获得核能的装置，叫做反应堆。 反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制 棒、冷却系统和防护层等构成。棒、冷却系统和防护层等构成。 二、核电站二、核电站 利用反应堆中的核燃料裂变放出的利用反应堆中的核燃料裂变放出的 核能转变为电能的发电厂，叫做核电核能转变为电能的发电厂，叫做核电 站。站

15、。 三、核电是经济、安全、干净的三、核电是经济、安全、干净的 能源能源 世界第一座核反应堆世界第一座核反应堆 （天然铀（天然铀5252吨、高纯石墨吨、高纯石墨10001000多吨，总重多吨，总重14001400吨）吨） 我国第一座实验性反应堆是在我国第一座实验性反应堆是在19541954年年6 6 月建成投入运行的，我国自行设计研制、建月建成投入运行的，我国自行设计研制、建 造的秦山核电站已经运行发电了；广东大亚造的秦山核电站已经运行发电了；广东大亚 湾电站第一期工程也已建成，并运行发电了，湾电站第一期工程也已建成，并运行发电了， 全部建成后年发电量可达全部建成后年发电量可达100100亿度。

16、亿度。 因为铀核裂变有放射性污染，因而建因为铀核裂变有放射性污染，因而建 设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止 放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以 保证核电站的安全运行。我国对核电站的安保证核电站的安全运行。我国对核电站的安 全非常重视，有专门负责安全监督的核安全全非常重视，有专门负责安全监督的核安全 局，保证核能的安全应用。局，保证核能的安全应用。 秦山核电站秦山核电站 19601960年，美国的德累斯顿沸水堆核电站投入运行，年，美国的德累斯顿沸水堆核电站投入运行， 它主要由沸水堆本体、蒸汽给水系统和其它辅助它主要由沸水堆本体、蒸汽给水系统和其它辅助 系统组成。目前这种类型的核电站所占比例仅次系统组成。目前这种类型的核电站所占比例仅次 于压水堆核电站，我国目前没有这种类型的核电于压水堆核电站，我国目前没有这种类型的核电 站。站。 19681968年，加拿大角坎杜堆核电站运行，它由重水年，加拿大角坎杜堆核电站运行，它由重水 堆本体、一次冷却回路、二次回路及其它辅助系堆本体、一次冷却回路、二次回路及其它辅助系 统组成。目前，这种类型核电站所站比例排在第统组成。目前，这种类型核电站所站比例排在第 三位，我国在建的秦山三期核电站即属这种类型。