高中物理第十九章原子核6核裂变教材梳理素材新人教版选修3-5

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1、6重核的裂变疱丁巧解牛知识•巧学一、核裂变1.定义：使重核分裂成屮等质量的原子核的核反应叫重核的裂变，核裂变释放出的能暈称为裂变能，也称核能或原子能.联想发散由于中等质量的平均结合能较大，轻核聚变成中等核或者重核裂变成两个中等核都会出现质量亏损，释放出核能.2.重核的裂变只发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发的产生.3.铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氤(Xe)和(Sr),有时裂变为(Ba)和氟(Kt),有时裂变为佛(Sb)和锐(Nb),产物不同，释放的能量和中子数不尽相同.例如，其中一种核反应方程为:捋“+冷一豊加+；*厂+3働.二、链式反应1.链式反应当中子进入铀235后，

2、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，核子问的距离增大，因而核力迅速减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2—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，这就叫链式反应，如图19-6-1所示.图19-6-12.链式反应的条件(1)首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂过程中，又会放出更多中子，这些中子再去轰击更多铀核，产生更多中子，就形成了链式反应，这个反应速度很快，不加控制的话,能量在很短的时间内急剧释放(原子弹)；如果采用其他方法对反应速度加以控制的话，能量缓慢释

3、放(核电站).(2)发生链式反应的另一个重要因素是铀块的体积，原子核的体积非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过吋可能还没有碰到铀核就跑到铀块外血了，能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做临界体积.深化升华重核裂变有质量亏损，所以放出能量，上述反应放出的能量MeV.1kg铀全部裂变所放出的能量相当于2000t优质煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生儿万度的高温.三、核电站核反应堆能实现核能的稳定输出，使其转化为其他形式的能量，从而使核能具有广泛用途，核电站就是将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂.1.工作原理现以压水式反应堆核电站为例，讨论电站的工作原理，压水式反应堆核电站包括：压水堆

4、本体，由蒸汽发生器、称压器、主泵构成的一回路系统，二回路系统，汽轮发电机组以及为支持系统正常运行并保证反应堆安全而设置的辅助系统一，冋路系统是蒸汽供应系统，将反应堆释放的内能，由冷却剂带到蒸汽发生器中，产生蒸汽；二回路系统是蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的系统，与常规火电厂汽轮发电系统基本相同.1.核燃料目前核电站的反应堆以芳U为燃料.3.裂变反应堆是核电站的心脏，它是一种用人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来，裂变反应堆的结构和工作原理如下表：组成部分材料作用裂变材料（核燃料）浓缩铀提供核燃料慢化剂（减速剂）石墨、重水或普通水使裂变产生的快屮子减速使Z容易被铀235吸收控制

5、棒镉或钢吸收减速后的中子，控制反应速度反射层石墨阻止中子逃逸热交换器水产生高温蒸汽，推动蒸汽轮机，带动发电机发电防护层金属套和钢筋混凝土防止射线对人体及其他生物体的侵害深化升华核能属于清洁能源，也是潜力很大的新能源.典题・热题知识点一核裂变例1关于铀核裂变，下述说法正确的是（）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.铀核裂变吋还能同吋释放2—3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核受到屮子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性,但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出儿个中子，铀

6、235受中子的轰击时，裂变的几率大，而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小.而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积•故上述选项B、C正确.答案：BC方法归纳铀核裂变会产生多个中子，即中子“再生率”大于1,当铀块体积超过临界体积时会发生链式反应.例2用中子轰击铀核（雰卩），其屮的一个可能反应是分裂成顿（即加）和氮代K厂）两部分，放1113个中子，试写出核反应方程，算出反应中释放的核能.解析：根据反应前后核的核子数守恒、核电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程•为了算出核能，查出各个核和中子的质量如下：1^=390.3139X1027kg,mn

7、=l.6749X10-27kg,mHa=234.001X1027kg,mKr=152.6047X10-27kg,据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能.此铀核裂变方程为謬U+M-囂加+翼K厂+3馳，则核反应前后的质量亏损为△m二nt+nin一呱一皿心一3nin=0.3578X10"kg由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为AE=Amc2=0.3578X1027X(2.9979X108)2J=3.215X10ll