高中物理第十九章原子核第6节核裂变学案新人教版选修3-5

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1、6核裂变1.知道什么是核裂变。2.知道链式反应，并能计算核裂变释放的核能。3.了解核反应堆的工作原理。核能作为一种新型能源，在人类的发展过程中所起的作用越來越重要。核反应堆中发生着怎样的核反应？提示：核反应堆屮发生的是可控链式反应。1.核裂变(1)裂变：铀核在被轰击后分裂成质量差不多的,这类核反应叫原子核的(2)典型核反应方程式：裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是铀核裂变生成—和—，同时放出3个中子。核反应方程式为：邈I+l.5eBa+3eKr+3on。(3)链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，释放出的

2、中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程,叫做裂变的反应。(4)临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。(5)发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须临界体积，或裂变物质的质量必须临界质量。2.核电站(1)原子核的链式反应也可以在控制下进行。这样，释放的核能就可以为人类的和平建设服务。(2)反应堆中，为了使裂变产生的中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有、和o(3)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棒。它吸收中子的能力很强，这种—棒叫做控制棒。（4

3、）反应堆放出的热使水变成,从而推动汽轮发电机发电。答案:1.（1）中子两块碎块裂变⑵锁M；D（3）链式（4）最小体积⑸大于或等于大于或等于2.（1）人工（2）石墨重水普通水（3）镉镉（4）水蒸气突破咚ZHONGD1ANNAND.ANWPO一、铀核的裂变1.两种典型的裂变反应：缰U+f刖Ba+器Kr+3on雹I：+：n-*4；Sr+嚼Xe+2：n2.鴛U核裂变释放的能量是巨大的，比结合能是7.5MeV。而中等质量的核的比结合能是&5MeV,裂变反应中每个核子释放的能量约1MeV。3.链式反应的条件：铀块的体积大于临界体积或铀块的质量大于临界质量。二、裂变

4、反应堆组成部分材料作用裂变材料（核燃烧）浓缩铀（瓷U）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中子减速控制棒镉吸收慢中子，控制反应速度类型一重核裂变的概念【例题1】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.屮子从铀块屮通过时，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，所以核子数要减少D.重核裂变为屮等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析：根据重核发牛裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。其释放的能量远大于

5、其俘获中子时吸收的能量。链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，屮子从铀块屮穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。在裂变反应中质量数、电荷数均守恒，即核子数守恒，所以核子数是不会减少的。因此选项A、B、C均错。重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放岀核能，故选D。答案：D题后反思：重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质暈有了亏损，根木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川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吋得到的能量。类型二裂变反应中的核能计算【

6、例题2】若雹U俘获一个中子裂变成器Sr及嗥Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.0439u、89.9077u和135.9072u,中子质量为1.0087u（lu=l.6606X10一27kg,1u相当于931.50MeV）(1)写出铀核裂变的核反应方程；(2)求9.2kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)点拨：利用反应规律书写核反应方程，利用质能方程计算核能。解析：(1)雹U+；n—3?Sr+^Xe+1Ojn<>(2)因为一个铀核裂变的质量亏损Am=(235.0439u+1.0087u)-(89.9077u+135.907

7、2u+10X1.0087u)=0.1507u,故9.2kg的铀裂变后总的质量亏损为Amz6・O2X1O2'XO・1507X9.2X10?=235u=3.55X1024所以AEa=3.55X1024X931.50MeV=3.3X1027MeV。答案：(l)292U+on—SSr+l5iXe+1Ojn(2)3.3X1027MeV题后反思：(1)利用裂变方程和质能方程求得的是一个铀核裂变释放的核能。(2)求一定质量的纯铀裂变释放的核能要先求岀铀核的数Flo(3)计算核能时要注意统一单位。触类旁通：例题2(2)中释放的核能相当于多少千克优质煤完全燃烧时放岀的能

8、量？(1kg优质煤完全燃烧吋产生3.4X107J的热量)触类旁通答案：1.6X107

9、1道呈练