裂变、聚变

1 / 5裂变、聚 变莲山课件 k裂变、聚变教学目标1.知道重核的裂变和链式反应.2.知道什么是聚变.3.知道核反应堆和核电站。4、通过介绍我国核电站的发展，对学生进行爱国主义教育。5、通过介绍放射性污染和防护，进行环保教育。6、了解聚变反应的特点，知道可控热核反应。7、知道热核反应的区别及优越性。8、通过介绍我国在可控热核反应方面成就，对学生进行爱国主义教育。课题引入1、核反应有些释放能量，有些吸收能量，人们想利用核能，当然必须选那些释放核能的核反应。什么样的核反应能释放核能呢？利用天然放射性放射性元素的衰变行吗？例如U238在 衰变时放出的 粒子具有的能量，但它的半衰期很长，达亿年，衰变非常缓慢，功率太小。利用人工2 / 5转变行吗？例如可放出能量；可放出能量；但粒子击中原子核的概率太低，只有百万分之一、二。实在得不偿失！有哪些核反应才真正具有实用价值呢？2、说明有些重核分裂成中等质量的核，有些轻核结合成中等质量的核都能发生质量亏损放出巨大能量。物理学中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫聚变。本节（包括课本第六节、第七节）介绍裂变和聚变。重难点分析1、裂变和聚变精确的研究表明原子核中核子的平均质量跟原子序数的关系，如人教社教材中图 24-11所示，这个图线是解释那些核反应释放能量的根据。这个图线表达了原子核组成的重要规律。按图线分析可知，怎样的反应有质量亏损是释放能量的，从而明确：裂变是重核分裂为质量较小的核，释放核能的反应；聚变是轻核结合为质量较大的核释放出核能的反应.2、铀核的裂变铀核的裂变，一般分裂为两个中等质量的核，叫二分裂，产物是多种多样的，一种典型的反应如下述核反应方程所3 / 5示：（也有三分裂、四分裂现象，但出现的概率极低，约为二分裂的千分之三和万分之三。 ）这个核反应的结果中，又释放出 2-3个中子，这些中子又会引起其他原子核的裂变，形成链式反应，使裂变继续下去。当然维持链式反应是要有一定条件的，这个条件是，每次裂变产生的中子，至少平均有一个能再度引起裂变反应。这些中子，有的可能被杂质吸收，有可能穿出裂变物质体外，因而不能引起新的裂变发生。为维持链式反应要减少裂变物质中的杂质，增大裂变物质的体积。可以简单介绍临界体积、临界质量的概念，纯 U235球形的直径约就达到了临界体积，其临界质量大约 1kg左右.根据质能方程可以计算出上述裂变反应释放的能量为201meV.铀核的每个核子平均释放约 1meV.3、核电站利用核能发电的核心设施是核反应堆.核反应堆是用人工控制链式反应的装置，教学中要重点讲述用人工方法控制链式反应速度的原理。其构造可利用挂图，分五部分予以介绍.（1）铀棒.由浓缩铀制成，作为核燃料（2）减速剂：常用的减速剂有石墨、重水等，使裂变中产生的快中子（能量在，平均约为 2meV）减速为慢中子4 / 5（能量约为 meV） ，因为铀 235裂变需要的是慢中子，只有通过减速，才能维持链式反应的进行.（3）控制棒：用镉制成.镉吸收中子的能力很强，调节镉棒插入的深度，改变吸收中子的数量，达到控制链式反应速度的目的.（5）冷却剂，常用水，液体钠等，在反应堆内外循环流动，把反应堆产生的热能传出去用以发电，同时降温，保证安全.4、聚变聚变时平均每个核子释放的能量是裂变时的 3-4倍（可以通过质能方程计算一下：释放平均每个核子释放）产生轻核聚变的条件是高温。必须使轻核具有很大的动能，才能使它们接近到 1015m 发生聚变.热核反应和裂变反应相比，具有许多优越性。热核反应释放能量比裂变反应大的多；热核反应产生放射性物质处理起来比裂变反应产生放射性物质容易；热核反应用的氘，储量丰富。我国自行研制可控热核反应装置中国环流一号于 1984年 9