1、课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升第6节 核裂变课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升学习目标1知道什么是核裂变。2知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能。3了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升课前预习落实基础 一、核裂变及链式反应1核裂变：重核被_轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的核反应。2铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样
2、的，其中一种典型的裂变是235 92U10n144 56Ba8936Kr_。3链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应_继续下去的过程叫核裂变的链式反应。4临界体积和临界质量：把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，相应的质量叫作临界质量。中子310n一代接一代课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升5核裂变的能量：1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于_标准煤完全燃烧时释放的化学能。二、核电站1核电站：利用核能发电，它的核心设施是_，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：_。(2)慢化剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反
3、应，采用_作慢化剂。2 800吨反应堆铀棒石墨重水或普通水课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(3)控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些隔棒。镉_的能力很强，当反应过于激烈时，将隔棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫作控制棒。2工作原理：_释放的能量，使反应区温度升高。3能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的_传输出去，用于发电。同时也使反应堆冷却。吸收中子核燃料裂变热量课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课
4、下作业能力提升4核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的_，用来屏蔽_放出的各种射线，核废料具有很强的_，需要装入特制的容器，深埋地下。水泥层裂变反应放射性课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升自主思考判断下列说法的正误。(1)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出 3 个中子。()(2)衰变是原子核分成了两部分，所以 衰变也是核裂变。()(3)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应。()(4)在核反应中，用来轰击铀核的是慢中子。()(5)核反应
5、堆是通过调节中子数目以控制反应速度的。()(6)核反应堆用过的核废料无毒无害。()课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升课堂互动考点突破 考点一 核裂变及链式反应1常见的裂变方程(1)235 92U10n139 54Xe9538Sr210n(2)235 92U10n144 56Ba8936Kr310n2链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于临界体积，体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核。(2)有足够浓度的铀 235。(3)有足够数量的慢中子。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升3裂
6、变反应的能量：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。一个铀 235 核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t 标准煤完全燃烧释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 1 1938 年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些 射线。下列关于这个实验的说法中正确的是A这个实验的核反应方程是235 92U10n235 92Ba8936Kr10nB这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子
7、质量之和C这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算D实验中产生的 射线，其穿透能力极强课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升思路引导(1)怎样分析判断核反应方程是否正确？(2)如何判断反应前后粒子的质量关系？引导提示(1)根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒分析判断。(2)根据核反应是吸能反应还是放能反应判断。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为235 92U10n144 56Ba8936Kr310n，选项 A 不
8、正确；铀核裂变过程中，产生射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项 B、C 不正确；核反应中产生的射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项 D 正确。答案 D课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结 准确理解裂变的特点(1)重核受中子轰击后生成中等质量的核。(2)裂变中一般产生 23 个中子。(3)裂变时产生质量亏损放出能量。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练1用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56
9、Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出 3 个中子。各个核和中子的质量如下：mU390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg；mBa234.001 61027 kg，mKr152.604 71027kg。试写出核反应方程，求出反应中释放的核能。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程。根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能。铀核裂变方程为10n235 92U141 56Ba9236Kr310n，则核反应前后的质量亏损为
10、 mmUmnmBamKr3mn3.5781028 kg。由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 E mc2 3.57810 28 (3108)2 J 3.220 21011 J。答案 见解析课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点二 核电站的结构和工作原理1核电站的主要组成：核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀 235，它的主要部件列表如下：部件名称项目 采用的材料作用慢化剂石墨、重水或普通水(也叫轻水)降低中子速度，便于铀 235 吸收控制棒镉吸收中子，控制反应速度课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂
11、互动考点突破课下作业能力提升热循环介质水或液态钠把反应堆内的热量传输出去保护层很厚的水泥外壳屏蔽射线，防止放射性污染2.核电站的工作原理在核电站中，核反应堆是热源，如图 1961 所示为简化核反应堆的示意图。图 1961课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀 235 的含量占2%4%)制成。石墨(或重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀 235 吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围。镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，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
12、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。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，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升3核电站的优点(1)消耗的“燃料”很少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀 30 吨左右，而同样功率的火电站每年要烧煤 250 万吨；(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量比煤、石油等所能提供的能量大 15
13、倍左右。(3)对环境的污染比火电站要小。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 2 铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是A铀块的质量是重要因素与体积无关B为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C若铀 235 的体积超过它的临界体积，链式反应能够发生D能否发生链式反应与铀块质量无关课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量
14、小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应，由此知 A、B、D 错误，C 正确。答案 C课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升方法总结 反应堆是可控的链式反应，了解裂变反应堆的组成及其各部分的作用，是掌握其工作原理的基础，也是定性分析该类问题的关键。变式训练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、慢化剂、冷却系统、控制调节系统B原子燃料、慢化剂、发热系统、传热系统C原子燃料、慢化剂、碰撞系统、传
15、热系统D原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀(铀 235占 2%4%)制成的铀棒；铀 235 易俘获慢中子，不易俘获快中子，必须使用慢化剂(如石墨、重水或普通水)，让快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子；控制调节系统是用于调节中子的数目以控制反应速度，它是由镉做成的置放在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成；冷却系统靠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，同时使反应堆冷却，保证安全。答案 A课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升本讲结束请按ESC键返回课下作业能力提升