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文档简介
重核裂变和轻核聚变 复习 1 完成下列的核反应方程式 2 核反应遵循的基本规律 质量数和电荷数都守恒 3 核反应的能量来源分析 爱因斯坦的相对论指出 物体的能量荷质量之间存在着密切的联系 4 质量亏损 组成核的核子总质量和原子核的质量之差 m 5 质能方程 E mc2 E mc2 一 利用核能的途径 要质量有亏损 是利用核能的先决条件 核反应前物质的核子数和反应后的核子数有什么关系 相等 要实现 反应后的质量 反应前的质量 如果我们引进 核子平均质量 则核反应前核子平均质量和反应后的核子平均质量有什么关系 较大 科学家们经过定量研究 发现组成各种元素的核子平均质量不尽相同 而且已经得出各种元素的核子平均质量曲线 针对这个曲线观察一下 并总结 a 谁的平均质量最小 b 怎样才能获得质量亏损的核反应 c 哪一类核反应的质亏损比较 快 a Fe的平均质量最小 b 重核裂变 c 轻核聚变 结论 利用核能的两大途径 轻核聚变和重核裂变 重核裂变 重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程 在裂变的同时要放出几个中子和大量的核能 二 重核裂变 以铀核的裂变为例 1 一种典型的铀核裂变 裂变产物不是唯一确定的 有时还会发生三分裂和四分裂 我国物理学家钱三强 何泽慧夫妇1946年在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂 但是 铀的的三分裂和四分裂概率是相当小的 介绍 m mu mn mBa mKr 3mn 0 3578 10 27kg 计算 质量亏损 E mC2 201MeV 1kg铀完全裂变 释放的核能为 对应常规能源 合2 51 106kg 即2510吨 煤炭燃烧 2 链式反应 铀核裂变时放出几个中子 再引起其他铀核裂变而使裂变反应不断进行下去称为链式反应 链式反应的示意图 3 重核裂变的应用 核电站 核心设施 核反应堆浓缩铀制成的铀棒 减速剂 石墨 重水或普通水 用于减小中子的速度 控制棒 镉 用于吸收中子 控制核反应的快慢 原子弹 不可控的核反应 原子弹爆炸时的蘑菇云 小男孩 前 和 胖子 三 轻核聚变 某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程 同时放出大量的核能 例 1 轻核聚变的条件 核子要距离十分近 加热高温 热核反应 几百万度高温 计算表明 这个核反应释放的能量是17 6MeV 这个量值虽然比一个铀核裂变产生的能量 201MeV 少 但平均每个核子产生的能量 3 52MeV却是铀裂变 0 852MeV 的约4倍 条件 应用 使轻核发生聚变 必须使它们的距离十分接近 达到10 15m的距离 为了克服巨大的库仑力 需要使原子核有极大的动能 一般的办法是把它们加热到很高的温度 通常需要几百万度以上的高温 例如 氢弹是利用核聚变原理制造的大规模杀伤性武器 为了获取高热 常常使用重核裂变作为 引子 所以 原子弹可以作为氢弹的 雷管 氢弹 世界第一颗氢弹 麦克 麦克 爆炸成功 我国第一颗氢弹爆炸生成的蘑菇云 四 热核反应 1 学生阅读解决 1 什么是热核反应 2 太阳的能源来自热核反应 3 什么是可控热核反应 4 氘核 氚核的来源 2 热核反应的优点 1 热核反应释放的能量比裂变大得多 2 反应后的废物较易处理 3 原料易得 例题1 两个中子和两个质子可以结合成一个氦核 已知中子的质量是1 008665u 质子的质量是1 007276u 氦核的质量是4 0026u 求此核反应的质量亏损和结合能 1u 1 66 10 27千克 c 3 108米 秒 解 m 0 029282u E mc2 931 5 0 029282 27 3MeV 或 E mc2 0 029282 1 66 10 27 3 108 2 4 37 10 12J 27 3MeV 分析 算出核反应中的质量亏损 利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能 解答 1 2 由题给条件可求得质量亏损为 m 2 0136 2 3 0150 1 0087 0 0035u 释放的核能为 E mc2 931 5 0 0035 3 26MeV 1994年全国 2 一个铀核衰变为钍核时释放出一个 粒子 已知铀核的质量为3 853131 10 25kg 钍核质量为3 786567 10 25kg 粒子的质量为6 64672 10 27kg 在这个衰变过程中释放出来的能量等于J 保留两位二位数字 8 7 10 13 3 中子质量为1 0087u 质子质量为1 0073u 氘核的质量为2 0136u 中子和质子结合为氘核时释放的能量为J 1989年全国 3 7 10 13 2000年高考试题 解 m 0 1933u E 931 5 0 1933 1 8 102MeV 1 8 102 2002年广东高考 5 如下一系列核反应是在恒星内部发生的 其中p为质子 为 粒子 e 为正电子 为一种中微子 已知质子的质量为mp 1 672648 10 27kg 粒子的质量为m 6 644929 10 27kg 正电子的质量为me 9 11 10 31
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