1、第十九章 原子核 6 核裂变 学习目标 1.知道重核的裂变和链式反应(重点)2.会计算核裂变释放的能量(难点)3.了解原子弹的原理.4.知道核电站的工作模式及核能发电的优缺点自 主 探 新 知 预 习 一、核裂变 1核裂变 重核被_轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出_的过程中子核能2铀核裂变 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是23592U10n14456Ba8936Kr_.310n3链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的_4链式反应的条件 发生裂变物质的体积大于_或裂变物质的
2、质量大于_链式反应临界体积临界质量二、核电站 1核能释放的控制通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为_2慢化剂 反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有_、_和_核反应堆石墨重水普通水3控制棒 为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收_的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入_一些，多吸收一些_，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做_中子深中子控制棒4能量输出 核燃料_释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆外_，把反应堆内的_传输出去，用于_裂变循环流动热量发电1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)铀核的裂变是
3、一种天然放射现象()(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去()(3)铀核裂变时能释放出多个中子()(4)控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的()(5)核电废料难以处理，对环境的污染比火电大()2(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变D重核裂变为中等质量的核时，放出核能解析 核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D 正确；发生链式反应是有条件的，铀块的
4、体积必须大于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B 错误；重核裂变时，核子数守恒，C 正确 答案 CD3(多选)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铀棒的作用是控制反应堆的功率D石墨的作用是吸收中子解析 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，C 错误；慢中子最容易引发铀核裂变，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 D错误 答案 AB合 作 攻 重 难 探 究 对核裂变和链式反应
5、的分析 1铀核的裂变和裂变方程(1)核子受激发：当中子进入铀 235 后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出 2 或 3 个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能(3)常见的裂变方程：10n235 92U141 56Ba9236Kr310n235 92U10n9038Sr136 54Xe1010n2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。【例 1】(多
6、选)2017 年 11 月 17 日，“中国核潜艇之父”黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列有关核反应的说法错误的是()A目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B重核裂变反应前后一定有质量亏损C235 92U10n140 54U9438Srd10n 式中 d1D铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小解析 目前核潜艇是利用重核裂变提供动力，选项 A 正确；重核裂变要释放核能，则反应前后一定有质量亏损，选项 B 正确；根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应中的 d2，选项 C 错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能小，选项 D
7、 错误 答案 CD对重核裂变的两点理解(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量1下列核反应中，表示核裂变的是()A238 92U234 90Th42HeB14 6C14 7N 01eC235 92U10n141 56Ba9236Kr310nD94Be42He12 6C10n解析 238 92U234 90Th42He 是
8、衰变，14 6C14 7N 01e 是 衰变，94Be42He12 6C10n 是人工转变，只有选项 C 是重核裂变 答案 C核电站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：部件名称慢化剂控制棒热循环介质保护层 采用的材料石墨、重水或普通水(也叫轻水)镉水或液态钠很厚的水泥外壳作用降低中子速度，便于铀235 吸收吸收中子，控制反应速度把反应堆内的热量传输出去屏蔽射线，防止放射性污染2.反应堆工作原理(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀 235 的含量占 24%)制成，石墨
9、、重水或普通水为慢化剂，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反应堆示意图(2)控制棒：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棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度(3)冷却剂：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3核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少(2)作为
10、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【例 2】每昼夜消耗 220 g 铀 235 的原子能发电站，如果效率为 25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)解析 一昼夜消耗的铀所能产生的核能为：E2002202356.0210231061.61019 J1.81013 J 电功率 PEt 1.80101325%243600 W5.2107 W.答案 5.2107 W2在核反应中，控制铀 235 核裂变反应速度的方法是()A使用浓缩铀B改变铀块的临界体积C通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以控制反应速度D利用石墨与中子的碰撞来改变中
11、子的速度解析 利用控制系统吸收慢中子，控制链式反应的速度，C 选项正确 答案 C课 堂 提 素 养 小 结 1.核裂变：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应 2链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程 3链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积，或裂变物质的质量大于临界质量.1(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核()A一定是稳定的B含有的中子数较裂变前重核的中子数少C裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D可以是多种形式的两个核的组合解析 重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出 2 个或 3 个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大，C 错误；质子数不
12、变，中子数会减少，故 B 正确；重核裂变的产物是多种多样的，故 A 错误，D 正确 答案 BD2在下列四个方程中，X1、X2、X3、X4 各代表某种粒子，判断正确的是()235 92U10n9538Sr138 54Xe3X121HX232He10n238 92U234 90ThX32412Mg42He2713AlX4AX1 是中子 BX2 是质子CX3 是氘核DX4 是氚核解析 根据电荷数和质量数守恒可得 X1 的电荷数为 0，质量数为 1，因此确定 X1 为中子，A 对；根据电荷数和质量数守恒可得 X2的电荷数为 1，质量数为 2，因此确定 X2 为氘核，B 错；根据电荷数和质量数守恒可得
13、X3 的电荷数为 2，质量数为 4，因此确定 X3 为 粒子，C 错；根据电荷数和质量数守恒可得 X4 的电荷数为 1，质量数为 1，因此确定 X4 为质子，D 错 答案 A3(多选)关于铀核裂变，下列说法正确的是()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核B铀核裂变时还能同时释放 23 个中子C为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀 235 而不用铀238D铀块的体积对产生链式反应无影响解析 铀核受到中子的轰击，会引起裂变，放出 23 个中子，裂变的产物是多样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，A 错误，B 正确；铀 235 受慢中子的轰击时，裂变的
14、概率大，而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，C 正确；而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故 D 错误 答案 BC4(多选)用中子(10n)轰击铀核(235 92U)发生裂变反应，会产生钡核(141 56Ba)和氪(9236Kr)并释放中子(10n)，当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(235 92U)裂变时，释放的能量约为 200 MeV(1 eV1.6 1019J)以下说法正确的是()A235 92U 的裂变方程为235 92U141 56Ba9236Kr10nB235 92U 的裂变方程为235 92U10n141 56Ba9236Kr310nC235 92U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关D一个235 92U 裂变时，质量亏损约为 3.61028 kg解析 235 92U 的裂变方程为235 92U10n141 56Ba9236Kr310n，故 A 错误，B 正确；当铀块体积大于临界体积时链式反应才会发生，C 正确；1 u1.661027 kg，又 1 u 相当于 931.56 MeV，则 200 MeV 相当于 0.214 7 u，故质量亏损约为 3.61028 kg，故 D 正确 答案 BCD课 时 分 层 作 业 点击右图进入 Thank you for watching!