核反应核能与裂变课件

19.6核裂变电子原子核

在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应.+→++一、核裂变

1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：〓裂变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变．

用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。链式反应释放出的能量为：裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：链式反应能量：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。1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温。链式反应的条件(1)铀块的体积大于临界体积(2)铀块的质量大于临界质量以上两个条件满足一个即可下列核反应中，表示核裂变的是()A.23892U23490Th+42HeB.146C147N+0-1eC.23592U+10n14156Ba+9236Kr+310nD.94Be+42He126C+10n【解析】选C.23892U23490Th+42He是α衰变，146C147N+0-1e是β衰变，94Be+42He126C+10n是人工转变，只有C选项是重核裂变.解决能源危机根本途径——核能

1942年费米主持建立了世界上第一个“核反应堆”，首次通过可控制的链式反应实现了核能的释放。

二、核电站可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。

核聚变资源可使用几亿年。核电站－秦山核电站水泥防护层控制棒——镉棒（吸收中子）燃料棒—铀棒慢化剂（速度与热运动速度相当的中子最适合引发裂变，称热中子或慢中子）（常用慢化剂有石墨、重水、和普通水）链式反应的应用——核电站慢中子反应堆反应堆工作原理：(1)在核电站中，核反应堆是热源，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围。(2)镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒。控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作。(3)核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电。发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面。核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30t左右，而同样功率的火电站每年要消耗250万吨优质煤。(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。(3)对环境的污染要比火力发电小。关于核反应堆，下列说法正确的是()A.铀棒是核燃料，裂变时释放核能B.镉棒的作用是控制反应堆的功率C.石墨的作用是吸收中子D.冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能【标准解答】选A、B、D.铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确.现已建成的核电站的能量来自于()A.天然放射性元素衰变放出的能量B.人工放射性同位素放出的能量C.重核裂变放出的能量D.化学反应放出的能量【解析】选C.重核在裂变时发生质量亏损，释放出大量的核能，目前建成的核电站一般都是利用重核的裂变.故C正确，A、B、D错误.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，还放出()A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子【解析】选C.设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.由题意可得由此判断该核反应放出的一定是中子，且个数是10.故C正确.19.7核聚变1.某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做核聚变。2.从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应〓聚变根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:氘核的质量：mD＝2.014102u氚核的质量：mT＝3.016050u氦核的质量：mα＝4.002603u中子的质量：mn=1.008665u

21H+31H42He+10n+17.6MeV3.聚变发生的条件：

要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温

平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹爆炸裂变三种炸药：普通炸药Ｕ235氘、氚聚变小型原子弹弹体引爆装置氘、氚、重氢化钾等铀235外壳普通炸药氢弹爆炸形成的磨姑云核聚变普遍存在于宇宙中热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。1、轻核聚变产能效率高2、地球上聚变燃料的储量丰富（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000亿吨）3、轻核聚变更为安全、清洁二、受控热核反应——核聚变的利用（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氚，高速中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质，比裂变反应堆生成的废物数量少