高考物理一轮复习课件第五节核裂变与核聚变

第四节放射性同位素第五章原子与原子核1.核裂变与链式反应核裂变：比铁原子核重的一个重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应核聚变：比铁原子核轻的两个轻核聚合成一个较重的核时，释放出核能的反应平均结合能ZOACFEDBFe不同原子核的比结合能随质量数A的变化聚变裂变原子核的平均质量与原子序数之间的关系核子平均质量FDCEFeBAZO裂变聚变1.核裂变与链式反应核裂变:重核分裂成质量较小的核，并释放核能的反应。中子多种多样二分裂质量数守恒，电荷守恒三分裂（

）四分裂（

）...概率：二分裂的二分裂的1.核裂变与链式反应

链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过

条件：每次裂变产生的中子，至少平均有一个能引发新的裂变

①保证的纯度←提纯

②铀块的大小

临界体积:裂变物质能够发生链式反应的最小体积相应质量临界质量1.核裂变与链式反应如果1kg铀全部裂变，它放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时放出的化学能。=1kg2800t1.核裂变与链式反应二战时期，美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤。在长崎投掷的原子弹爆炸后形成蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多，长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37%；广岛市区80%建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口53%。

1.核裂变与链式反应

中国制造的第一颗原子弹于1964年10月16日在新疆罗布泊爆炸成功。1.核裂变与链式反应

核反应堆：人工控制链式反应的装置(浓缩铀)核燃料(石墨、轻水、重水)吸收中子、控制反应速率慢中子1.核裂变与链式反应【例1—课本P133】在热中子反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作慢化剂.中子在重水中可与

核碰撞减速，在石墨中可与

核碰撞减速，上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作慢化剂，哪种减速效果更好?重水作慢化剂减速效果更好1.核裂变与链式反应核能发电的基本原理2.核聚变及受控热核反应核聚变：某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核的核反应发生聚变的条件:使原子核间的距离达到

10-15m以内(原子核需要很大的动能才会“撞”在一起)方法:①用加速器加速原子核②原子核加热到很高的温度108～109K2.核聚变及受控热核反应

热核反应：理论上，物质达到几百万摄氏度以上的高温时，小部分原子核就具有足够的动能，能够克服相互间的库仑斥力，在互相碰撞中接近到可以发生聚变的程度.因此，核聚变又叫作热核反应.普通炸药铀235氘、氚爆炸裂变聚变释放核能大阳是一个巨大的热核反应堆弹体引爆装置小型原子弹氘、氚、重氢化钾等铀235外壳普通炸药氢弹结构示意图2.核聚变及受控热核反应受控热核反应——核聚变的利用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氘，地球上有亿亿立方米的水，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，容易处理。2.核聚变及受控热核反应

①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温。②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。磁约束：带电粒子运动时在均匀磁场中会在洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质。托卡马克（环流器）磁约束装置2.核聚变及受控热核反应①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温。②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。惯性约束：由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。在惯性约束下，可以用激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应惯性约束聚变激光2.核聚变及受控热核反应

国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，建造约需10年，耗资50亿美元（1998年值）。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。2003年1月，国务院批准我国参加ITER计划谈判，2006年5月，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。2.核聚变及受控热核反应【例2—2016·全国·高考真题】在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是_______，属于β衰变的是_______，属于裂变的是_______，属于聚变的是_______．（填正确答案标号）A．

B．C．

D．E．

F．2.核聚变及受控热核反应

【例3】(全国高考)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：

，式中X是某种粒子。已知：

和粒子X的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子X是________，该反应释放出的能量为_______MeV(结果保留3位有效数字)。半衰期

半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量公式：说明：①半衰期是针对大量的原子核的统计规律

②不同放射性元素的原子核半衰期差异很大

③每种放射性元素的原子核半衰期是固定的，由原子核内部结构决定的，与原子所处的化学状态和外部条件没有关系衰变前质量衰变后质量衰变时间半衰期衰变时间半衰期衰变前原子数衰变后原子数放射性元素衰变曲线半衰期【例4—课本P112】约里奥-居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他