重核裂变和链式反应

关于重核裂变和链式反应第1页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六核能开发的历史进程1.1919年，英国卢瑟福用α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α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2页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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（1898－1964）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3页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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月1日，第二次世界大战正式打响第4页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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5页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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6页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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7页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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8页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六1.1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4.1986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9页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六一、核能

原子核的结构发生变化时放出的能量，叫做核能。第10页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六二、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11页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六三、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12页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六反应的特点：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13页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六核裂变

核裂变(nuclearfission)是大核分裂为小核的过程.普通的核武器和核电站都依赖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14页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六2、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15页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六

足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(criticalmass)。铀-235的临界质量约为1kg，质量超过1kg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16页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六3、原子弹

p.45第17页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六邓稼先杨振宁第18页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六1964年10月16日中国爆炸了第一颗原子弹。第19页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六1967年6月17日中国爆炸了第一颗氢弹。第20页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六悼邓稼先词（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21页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六第22页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六第五节反应堆核电站第23页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六一、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24页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六

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-sustainingchainreaction)。第25页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六二、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26页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六

前苏联于1954建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27页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六三、核电是经济、安全、干净的能源第28页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六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29页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六

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30页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六秦山核电站第31页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六第32页，共35页，2022年，5月20日，11点32分，星期六1960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