19.6-19.7重核的裂变、轻核的聚变课件

1、19.6 核裂变,电子,原子核,在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应.,一、核裂变,1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：,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裂变,用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应,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,释放出的能量为：,裂变中

2、释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：,链式反应,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。 1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温。,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,下列核反应中，表示核裂变的是( ) A.23892U 23490Th+42He B.146C 147N+0-1e C.23592U+10n 14156Ba+9236Kr+310n D.94Be+42He 126C+10n,解决能源危机根本途

3、径核能 1942年费米主持建立了世界上第一个“核反应堆”，首次通过可控制的链式反应实现了核能的释放。,二、核电站,可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。,核电站秦山核电站,链式反应的应用核电站慢中子反应堆,反应堆工作原理： (1)在核电站中，核反应堆是热源，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。,(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

4、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。,核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30 t左右，而同样功率的火电站每年要消耗250万吨优质煤。 (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。 (3)对环境的污染要比火力发电小。,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

5、.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,【标准解答】选A、B、D.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；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确.,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,【解析】选C.

6、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.故C正确，A、B、D错误.,23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，还放出( ) A.1个粒子B.3个中子 C.10个中子 D.10个质子 【解析】选C.设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.由题意可得 由此判断该核反应放出的一定是中子，且个数是10.故C正确.,19.7 核聚变,1.某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做核聚变。,2.从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应,根据所给数据,计算下

7、面核反应放出的能量:,氘核的质量：mD2.014102u 氚核的质量：mT3.016050u,氦核的质量：m4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u,3.聚变发生的条件： 要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温,平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大34倍,聚变反应又叫热核反应,核聚变的利用氢弹,氢弹爆炸形成的磨姑云,核聚变普遍存在于宇宙中,热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。,1、轻核聚变产能效率高 2、地球上聚变燃料的储量丰富 （每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000亿吨） 3、轻核聚变更为安全、清洁,二、受控热核反应核聚变的利用,（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氚，高速中子、质子与其他物质反应生成的放射性物质，比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）,问题有： 、热核反应的的点火温度很高； 、如何约束聚变所需的燃料