1、19.6核裂变【重点知识】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。【基本知识】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。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UnBaKr 。3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 或裂变物质的质量大于 。二、核
2、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 。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，这种镉棒叫做控制棒。4核污染的处理为阻止 对人体的伤害和 对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆外面需要修建很厚的 ，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的 ，需要装入特制容器， 。【课堂例题】例1、判断对错：(1)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、 ( )(2)铀核裂变时能释放出多个中子。 ( )(3)控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的。 ( )(4)核裂变释放的大量核能是通过在反应堆内外循环流动的液体传输出去的。 ( )(5)核电废料难以处理，对环境的污染比火电大。( )例2、核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分，并产生_个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要_(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。例3、在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优点，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反
4、应，释放出大量核能。(1)核反应方程式UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为_，a_。以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E_。(2)有一座发电能力为P1.00106 kW的核电站，核能转化为电能的效率40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E2.781011 J，铀核的质量mU3901027 kg，求每年(1年3.15107 s)消耗的U的质量。【课后巩固】1(多选)当一个重核
5、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2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，以改变中子数D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度3贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染。人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病。下列叙述错误的是()A铀238的衰变方程
6、式：UThHeB.U和U互为同位素C人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性4铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()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，裂变的链式反应就能够发生D能否发生链式反应与铀块的质量无关5我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法：U原子核中有92个质子，143个中子；U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核反应方程为 UnXeSr2n；U是天然放射性元素
7、，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.21011 J。以上说法中完全正确的是( )A B C D6(多选)下面是铀核裂变反应中的一个：UnXeSr10n已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中()A质量亏损为m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 uB质量亏损为m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)uC释放的总能量为E(23
8、5.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2JD释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeV72011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏，使居住在附近的人都遭受到了不同程度的影响，在核泄漏后，该地区存在着各种不同的放射性射线。假设其中有一种是由铀核U衰变成Th，并释放一种粒子产生的。(1)写出U衰变为Th的方程式；(2)已知铀核质量为3.853 1311025 kg，钍核的质量为3.786 5671025 kg，粒子的质量为6.646 721027 kg，求衰变释
9、放的能量。8.U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200兆电子伏特的能量。现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.021023个/摩尔)参考答案：【课堂例题】：例1、 例2、 3 大于例3、(1)n 3 (mUmBamKr2mn)c2 (2)1 103.7 kg【课后巩固】：1、解析：选BD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。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。2、解
10、析：选C控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围，镉棒插入的深度不同，就会控制中子的数目，达到控制核反应的目的，C正确。3、解析：选D铀238具有放射性，放出一个粒子，变成钍234，A正确。铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B正确。核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确。贫铀弹的穿甲力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错。4、解析：选C要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要
11、组成铀块的体积小于临界体积或质量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，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确。5、解析：选D由U的质量数和电荷数关系易知正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知正确；半衰期不受外界因素干扰，故错误；因为200 MeV2001061.61019 J3.21011 J，所以正确，故答案为D。6、解析：选BD计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1 u的亏损放出能量9
12、31.5 MeV”计算总能量，故D对；对质量单位为“kg”时直接乘以(3.0108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。7、解析：(1)反应方程为UThHe。(2)Emc2(mUmThm)c2，代入数据得E8.71013 J。答案：(1) UThHe(2)8.71013 J8、解析：核电站每一天的发电量为EPt50104103243 600 J4.321013 J。据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数为n1.351024(个)。故发电站每一天需要的纯铀235的质量为mM235103 kg0.527 kg。答案：0.527 kg
