高中物理 第十九章 原子核 6 核裂变课堂互动学案(新人教版)选修3-5.doc

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1、6核裂变课堂互动三点剖析一、重核的裂变铀核裂变的几个特点：①铀核裂变能放出巨大的能量；②铀核裂变的产物是多种，同时能放出2—3个(或更多个)中子.例如：.二、链式反应维持链式反应要有一定的条件.如果每次裂变放出的中子平均有一个能再度引起裂变反应，或者说一代裂变中子的总数不少于前一代的中子数，链式反应就能维持下去.裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被杂质裂变物质吸收而没有产生裂变，也有的可能被杂质吸收，所以就要减少裂变物质中的杂质，增大裂变物质的体积来维持链式反应.参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少，裂变物质

2、达到临界体积时，链式反应就可以持续下去.跟临界体积相对应的裂变物质的质量，叫临界质量.纯铀235的临界体积(球形)，直径只有4.8cm，相应的临界质量只有1kg左右.核反应堆不同，临界质量不同.三、裂变反应堆1.核反应堆的主要组成(1)核燃料.用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3％—4％).(2)减速剂.用石墨或重水(使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收).(3)控制棒.用镉做成(镉吸收中子的能力很强).(4)冷却剂.用水或液态钠(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).(5)水泥防护层.用来屏蔽裂变产物放出

3、的各种射线.2.核能发电的优缺点优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济.缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染；②核废料处理困难.各个击破【例1】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B.铀核裂变时还能同时释放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：铀核裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有三分裂和四分裂的情况并放出几个中子，铀235受中子轰击时，裂变的概率大，但可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只

4、有俘获快中子才能引起裂变，且概率小，而要引起裂变，铀块体积必须超过临界体积，故正确选项为B、C.答案：BC【例2】已知铀235的质量为235.0439u，钡141的质量为140.9139u，氪92的质量为91.8973u，每个中子质量为1.0087u.1kg铀235发生的铀核裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量?(1kg优质煤完全燃烧时能产生3.36×107J的热量)解析：质量亏损为：△m=(mU+mn)-(mBa+mkr+3mn)=236.0526u-235.8373u=0.2153u释放的能量：△E=△mc2≈201M

5、eV1kg铀235含有的铀原子核数目为N=×6.02×1023=2.56×1024个1kg铀完全反应释放的总能量为：E总=N·△E=2.56×1024×201×106×1.60×10-19J=8.23×1013J1t煤完全燃烧释放的能量为：E=1000×2.9×107J=2.9×1010J，故1kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的吨数为：n=2.84×103t.答案：2.84×103t【例3】利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站.核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已

6、经具备了发展核电的基本条件.(1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式；(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀?已知铀核的质量为235.0439u，氙质量为135.9072u.1u=1.66×10-27kg，浓缩铀中铀235的含量占2％.解析：(1).(2)核电站每年放出的热量：Q=P·t=1.0×109×3.6×103×24×365J=3.2×1016J.一个裂变放出的能量：△E=△m·c2=(235.0439-89.9077-135.9072-9×1.0087)×1.66×10-27×(3×108)2J＝2.3×

7、10-11J.需要浓缩铀：m=＝2.7×103kg答案：(1)(2)2.7×103kg