重核裂变与链式反应

1、关于重核裂变和链式反应第一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 1919年，英国卢瑟福用粒子轰击氮原子核，使其嬗变成氧原子。2. 1932年，查得威克发现中子3. 1934年，法国约里奥居里夫妇用粒子轰击铝，产生了一个磷的同位素，但很快放出正电子蜕变为硅。4. 卢瑟福（1933）和爱因斯坦（1935）均没有意识到原子能的实际利用近在眼前。第二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 1933年，爱因斯坦移居美国2. 1938年，费米逃往美国3. 德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、哈恩、盖革4. 1933年，匈牙利物理学家齐拉德（18

2、981964）已经意识到核能的开发可能用于军事5. 1935年，建议物理学家暂缓发表研究成果6. 1939年，玻尔认为核能利用为时尚早7. 1939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。第三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 1934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，裂核能力更强。费米因此获38年诺贝尔物理奖。2. 1938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。3. 费米提出链式反应概念。4. 1939年9

3、月1日，第二次世界大战正式打响第四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 1940年，美国政府正式大量拨款，启动“曼哈顿工程”，格罗夫斯将军为行政首脑2. 1941年12月1942年12月，费米在芝加哥研制原子反应堆3. 铀235、钚239的提纯4. 1943年1月1945年7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。5. 7月16日凌晨5时30分，第一颗铀原子弹试爆成功。比一千个太阳都亮。6. 曼哈顿工程：动员50万人，耗费22亿美元，占用全国三分之一的电力第五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 1944年底，盟军的特工小组

4、已经发现德国造不出原子弹2. 科学家的犹豫：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好的理由：应该让全人类知道它的威力3. 齐拉德、爱因斯坦的态度4. 1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；8月9日，钚弹胖子投在长崎第六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国造不出原子弹2. 科学家的犹豫：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好的理由：应该让全人类知道它的威力3. 齐拉德、爱因斯坦的态度4. 1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；8月9日，钚弹胖子投在长崎第七张，PPT共三

5、十五页，创作于2022年6月核能开发的历史进程1. 核军备竞赛：盟国之争2. 1945年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹3. 1949年8月，苏联成功地进行了核实验4. 1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹5. 1953年8月，苏联研制氢弹成功6. 1952年10月3日，英国研制成功原子弹7. 1960年2月13日，法国研制成功钚弹8. 1964年10月16日，中国试爆成功原子弹第八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月1. 1公斤核燃料相当于2500吨煤2. 1954年，苏联建成第一座小型原子能电站；1956（英国），1957（美国）3. 核电站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕4

6、. 1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效5. 1979年3月28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6. 核聚变核能开发的历史进程第九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月一、核能 原子核的结构发生变化时放出的能量，叫做核能。第十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月二、裂变(p.43) 什么叫重核裂变？重核在什么情况下才能发生裂变呢？1938年12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。 重核受到其他粒子（如中子）轰击时分裂成两块或两块

7、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量。第十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月三、链式反应1、链式反应(见基础教材p.44) 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，这就是链式反应。第十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月反应的特点： 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2个中子，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，使在短时间内出现积累效应。第十三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月核裂变 核裂变(nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普通的核武器和核电站都依赖

8、于裂变过程产生的能量。 铀-235的裂变与核武器 35种元素的200多种位素同发生链反应爆炸 2 3第十四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月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。第十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。 任何有核反应堆的国家都不难得到爆炸级的裂变材料，原子弹的基本设计又如此简单，从而为防止核武器扩散带来了困难。第十六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月3、原子弹 p.45第十七张，P

9、PT共三十五页，创作于2022年6月邓稼先杨振宁第十八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月1964年10月16日中国爆炸了第一颗原子弹。第十九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月1967年6月17日中国爆炸了第一颗氢弹。第二十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月悼邓稼先词（张爱萍） 踏遍戈壁共草原， 二十五年前， 连克千重关， 群力奋战自当先， 捷音频年传。 蔑视核讹诈， 华夏创新篇， 君视名利如粪土， 许身国威壮河山， 功勋泽人间。第二十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月第二十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月第五节 反应堆 核电站第二十三张，PPT共三

10、十五页，创作于2022年6月一、反应堆 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。 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。 第二十四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 核反应堆 通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的自持链反应(self-sustaining chain reaction)。 第二十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月二、核电站 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，叫做核电站。第二十六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 前苏联于1954建

11、成世界上第一座核电站；至今已有30多个国家和地区的400多座核电站处在运行之中。 右图列出1995年一些国家核电占各自总电力的百分率。 第二次世界大战结束后，科学家迅速将原子能的利用转向和平用途。第二十七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月三、核电是经济、安全、干净的能源第二十八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月世界第一座核反应堆（天然铀52吨、高纯石墨1000多吨，总重1400吨）第二十九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 我国第一座实验性反应堆是在1954年6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；广东大亚湾电站第一期工程也已建成，并运行发

12、电了，全部建成后年发电量可达100亿度。 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。第三十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月秦山核电站第三十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月1960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站。1968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。1974年，