5.2裂变及其应用

第二节核裂及聚变,第五章核能与社会,大亚湾核电站,蘑菇云,链式反应,探究一.核裂变1.什么叫核裂变？什么叫链式反应？2.链式反应能自发的进行吗？3.核裂变过程中是吸收能量还是放出能量？,1.定义：物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做核裂变,一、铀核裂变,核裂变,2.铀核的裂变,（1）铀核裂变的产物是多种多样的,（2）一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子,1.链式反应：,重核裂变，释放出的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，也就是裂变的链式反应,1.有足够浓度的铀-235（浓缩铀）2.要保持足够数量的慢中子3.要有足够大的铀块（临界体积）使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。,链式反应,二、链式反应及条件,2.链式反应的条件：,例1.一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶94，同时放出三个中子(1)写出核反应方程并计算出一个铀核裂变时释放的核能已知mU235.04394u，mXe138.91844u，mSr93.91557u，mn1.008665u.(2)计算1kg铀完全裂变释放出的能量，其相当于多少热值为2.93107J/kg的煤完全燃烧时放出的热量？,解（1）核反应方程为：,质量亏损为：,一个铀核裂变时释放的核能,（2）1kg铀中含有的铀核个数,（个）,煤的质量为：,1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量,探究二：裂变反应堆的结构及常见类型是什么？,二、裂变反应堆,裂变材料：浓缩铀,裂变反应堆的常见类型：,重水堆,高温气冷堆,快中子增值反应堆,三、核电站将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂,核电站,一回路系统,蒸汽发生器、稳压器、冷却剂、主泵。,二回路系统,蒸汽驱动汽轮发电系统。,核电站秦山核电站,1.什么叫核聚变？2.核聚变过程中是吸收能量还是放出能量？3.核聚变为什么叫热核反应？,1.定义：物理学中把两个轻核结合成质量较大的核，叫做核聚变,一、核聚变和受控热核反应,核聚变,让DE变成F，核子平均重量变小，根据质能方程应释放核能。例如：,2.核聚变的条件：,使原子核间的距离达到10-15m,3.实现的方法:,把原子核加热到很高的温度108109K,聚变反应又叫热核反应,热核反应一旦发生，就不在需要能量，自身产生的热量就会使反应继续下去。,4.自然界中的核聚变太阳的核燃烧,（1）核聚变,探究二.受控热核反应1.聚变与裂变相比有哪些优点？2.利用聚变核能有什么困难？怎样解决？,二、可控热核反应,1.聚变与裂变相比有很多优点(1)轻核聚变产能效率高(2)地球上聚变燃料的储量丰富(3)轻核聚变更为安全、清洁,2.在地球上利用聚变核能的困难,解决办法：磁约束和惯性约束,地球上没有任何容器能够经受核聚变的高温.,例2原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组成()A原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统B原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统C原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统D原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统,A,核电站的核心是核反应堆，对反应堆的原理和组成应记牢是解好此类题目的核心,课堂练习,C,铀235裂变时的质量亏损为mMmm1m210mMm1m29m由质能方程可得Emc2(Mm1m29m)c2.,2.现已建成的核电站的能量来自于()A.天然放射性元素衰变放出的能量B.人工放射性同位素放出的能量C.重核裂变放出的能量D.化学反应放出的能量,课堂练习,重核在裂变时发生质量亏损，释放出大量的核能，目前建成的核电站一般都是利用重核的裂变,C,例2：太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为41026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg,根据爱因斯坦质能方程可得：,D,例2：热核反应所用的燃料氘在地球上储量非常丰富（1）写