高中物理第十九章原子核第六节核裂变课堂探究学案新人教选修.docx

第六节 核裂变课堂探究探究一对核裂变和链式反应的分析问题导引原子弹和核电站都是利用重核裂变工作的，一方面核武器严重威胁着人类的安全；另一方面，人们积极地把核能应用到为人类造福的研究中。怎样才能够引起重核裂变呢？链式反应示意图提示：用中子轰击。名师精讲1铀核的裂变和裂变方程（1）核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状。（2）核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能。（3）常见的裂变方程：UnXeSr2nUnBaKr3n2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。3裂变反应的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。警示链式反应得不到控制时，在短时间内放出大量核能，原子弹就是依据这个原理制成的；当得到控制时，则为反应堆的原理。【例题1】 关于重核的裂变，以下说法正确的是（）A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少D重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析：核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错，D对；链式反应发生是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，否则，中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错；重核裂变时，质量数守恒，C错。答案：D反思重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有了亏损，根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。探究二核电站问题导引核电站是利用缓慢释放的核能来发电的，这是核能的和平利用，因此核电站内发生的是可控的链式反应。现在世界上已有不少国家建有核电站，我国已建成使用和正在建设的核电站必将为现代化建设提供能源保障。那么，怎样控制反应进程呢？核反应堆外形提示：用控制棒。名师精讲1核电站的主要组成核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235，它的主要部件列表如下：部件名称慢化剂控制棒热循环介质保护层采用的材料石墨、重水或普通水（也叫轻水）镉水或液态钠很厚的水泥外壳作用降低中子速度，便于铀235吸收吸收中子，控制反应速度把反应堆内的热量传输出去屏蔽射线，防止放射性污染2.反应堆工作原理（1）在核电站中，核反应堆是热源，如图为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，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。反应堆示意图（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。警示（1）核电站不排放二氧化碳、氮氢化合物等造成温室效应或酸雨的气体和烟尘，有利于环境保护。（2）为防止放射性物质的泄漏，核电站一般有4道安全屏障，大大提高了核能利用的安全性。【例题2】 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解析：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