学教科版选修35 3.5核裂变 课件（5）（29张）.ppt

第三章原子核第5节核裂变 栏目链接 核武器利用原子核的裂变和聚变原理制成的原子弹 氢弹和中子弹等均称为核武器 原子弹是根据原子核裂变链式反应的原理而制成的炸弹 以纯铀235或纯钚239做核燃料 或称炸药 将它们做成半球形的两块 每一块的体积小于临界体积 因此单块存在不能引起核裂变的链式反应 但当两块合成一块时 将大于临界体积 链式反应将开始 并非常激烈地进行 栏目链接 将这两块半球形的核燃料 分开安装在炸弹中 其中一块被固定 另一块后面装上普通炸药和引爆装置 当引爆装置引起普通炸弹爆炸时 就把两块炸药迅速压在一起 成为一个整块 这时核裂变开始并发生激烈的链式反应 大量能量在极短的时间内放出 因而形成剧烈爆炸 这就是原子弹爆炸的原理 氢弹是根据原子核聚变的热核反应原理制成的炸弹 它是使氢核发生不可控的热核反应 而产生巨大能量的炸弹 氢弹的结构很复杂 栏目链接 栏目链接 它是靠原子弹爆炸产生的极高温度 使氢原子核发生不可控的聚变而释放巨大能量的 它的威力要比原子弹大很多倍 我们知道 原子弹的起爆 是靠普通炸弹把两块均不足临界体积的核燃料堆在一起 发生裂变链式反应而引起原子弹爆炸 由此可见 在一颗氢弹中 包含着普通炸弹 原子弹 它们共同完成氢弹的引爆工作 原子弹与氢弹是杀伤力极大的核武器 其杀伤力主要表现在以下五个方面 一是光辐射 剧烈的核辐射产生可见光和红外辐射 这种 辐射以光速传播 爆炸点附近首先受到这种非常强烈的光照射 足以灼伤离爆炸点非常远的人员或引起火灾 甚至人看到辐射光就能灼伤视网膜 二是冲击波 爆炸时产生的内能使周围的温度急剧升高 造成周围的空气急剧膨胀 形成高强度的冲击波 足以摧毁地面上的军事设施和建筑物 造成间接杀伤 三是放射性辐射 核裂变过程产生大量的 射线 射线辐射会对人体造成伤害 四是放射性污染 裂变产生的碎片绝大部分具有放射性同位素 同时在核爆炸中产生的巨大数量的中子 栏目链接 与周围和高空中的原子核作用 又会产生很多的放射性同位素 这些具有放射性的原子大多呈气态 它们随大气流动到各地大气中或落在地面上形成放射性污染物 使动物和人类通过呼吸 进食或接触等渠道被身体吸收 潜伏在身体的各组织器官 通过不断放射各种射线而损伤各种器官 并致病死亡 五是核电磁脉冲 栏目链接 核武器以其瞬时性 毁灭性和潜伏性对人类造成无法估量的损害 1945年8月6日美军在日本广岛投下的原子弹使广岛居民死亡79150人 受伤和失踪51408人 使广岛无辜居民蒙受极大灾难 禁止使用核武器 和平利用原子能既是全世界人民的要求 更是人类发展进步的标志 栏目链接 栏目链接 1 裂变 核物理学中把重核分裂成质量较小的核 核能的反应 用中子轰击铀核时 铀核发生了裂变 裂变产物 一种典型的裂变反应是生成钡和氪 同时放出3个 核反应方程 u n 栏目链接 放出 多种多样 中子 2 链式反应 一般来说 铀核裂变时总要释放2 3个中子 当一个 引起一个铀核裂变后 裂变中放出的 再引起其他铀核裂变 且能不断继续下去 这种反应叫核裂变的 临界体积 链式反应能否进行的一个重要因素就是铀块的体积 通常把裂变物质能够发生链式反应的 叫临界体积 栏目链接 中子 中子 链式反应 最小体积 3 核电站 利用核能发电 其核心是 1 反应堆 以慢中子反应堆为例 它包括核燃料 减速剂 和水泥防护层 核燃料 其中铀235占2 4 制成的 减速剂 使 变成为慢中子 易被铀235俘获引起裂变 常用的减速剂有 重水和普通水 控制棒 用来吸收中子 以控制裂变的速度 通常用 制成 水泥防护层 屏蔽裂变产物放出的各种 栏目链接 核反应堆 控制棒 铀棒 快中子 石墨 镉 射线 2 核电站工作原理 核裂变产生的巨大能量 大部分转化为内能 使反应区温度升高 循环 或 等流体把热量传输出去用于发电 同时使 冷却 栏目链接 水 核反应液态金属钠 反应堆 栏目链接 1核裂变 栏目链接 栏目链接 3 临界体积 裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积 4 铀核的裂变和链式反应 1 发现 1938年12月 德国物理学家哈恩与斯特拉曼利用中子轰击铀核时 发现了铀核的裂变 向核能的开发和利用迈进了第一步 2 对铀235裂变的解释 栏目链接 栏目链接 重核裂变有质量亏损 所以放出能量 注 铀235裂变需要一定的条件 要有足够浓度的铀235 要有足够数量的慢中子 铀块的体积要大于临界体积 栏目链接 例1 双选 关于铀核裂变 下述说法正确的是 a 铀核裂变的产物是多种多样的 但只能裂变成两种不同的原子核b 铀核裂变的同时将释放2 3个中子c 为了使裂变的链式反应更容易进行 最好用铀235d 铀块的体积对产生链式反应无影响 栏目链接 变式迁移 栏目链接 解析 由链式反应特点知 反应过程中由一个中子引发裂变 放出2 3个中子促成链式反应 故d正确 答案 d 1 核电站的核心设施是核反应堆 核反应堆主要由以下几部分组成 1 燃料 浓缩铀235 2 减速剂 铀235容易捕获慢中子发生反应 采用石墨 重水或普通水做减速剂 3 控制棒 为了控制能量释放的速度 就要想办法减少中子的数目 采用在反应堆中插入镉棒的方法 利用镉吸 栏目链接 2核电站 栏目链接 栏目链接 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 或重水 为减速剂 使反应生成的快速中子变为慢中子 便于铀235吸收 发生裂变 减速剂附在铀棒周围 镉棒的作用是吸收中子 控制反应速度 所以也叫控制棒 控制棒插入深些 吸收中子多 反应速度变慢 插浅一些 吸收中子少 反应速度加快 采用电子仪器自动地调节控制棒的升降 就能使反应堆安全正常地工作 栏目链接 核反应释放的能量大部分转化为内能 这时通过水或液态钠做冷却剂 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 很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面 栏目链接 栏目链接 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 解析 本题考查核裂变 半衰期