人教版高中物理选择性必修第3册 第五章 5.4核裂变与核聚变.pptVIP

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第五章原子核5.4核裂变与核聚变

目录CONTENTS1学习目标2新课导入3新课讲解4课堂小结5典例分析当堂小练6

1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件。2.了解裂变反应堆的工作原理及核电站和核能利用的优缺点。3.掌握核聚变的定义及发生条件。4.会判断和书写核裂变、核聚变方程,能计算核反应释放的能量。学习目标

较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢？新课导入

核子平均质量比结合能核子的平均结合能随质量数的变化z核子结合成铁原子核或铁附近的原子核时，每个核子平均放出的能量大使较重的核分裂成中等大小的核，比结合能会增加，发生质量亏损，释放结合能。20世纪30年代，物理学家的一个重大发现改变了人类历史。原子核在“分裂或聚合”时，会释放出惊人的能量。新课讲解

一、核裂变的发现1947年我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇在巴黎首先观察到中子轰击铀核的三分裂和四分裂现象。1、核裂变⑵铀核的三分裂、四分裂铀核裂变的产物是多种多样的，其他裂变方程还有:??二分裂

2、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链式反应。⑴定义

⑵链式反应的条件铀矿中子杂质杂质①保证铀235的纯度

②临界体积和临界质量：原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大，如果铀块不够大，中子在铀块中通过时，就有可能不到铀核而跑到铀核外面去，链式反应不能继续。只有当铀核足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个核，使链式反应进行下去。裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。

3、核裂变释放大量的能量一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算，1kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能!

原子弹是利用重核的裂变反应制成的,高纯度的铀或钚超过临界体积时发生链式反应,在极短时间内能够释放大量核能，发生猛裂爆炸。原子弹

为了打破核垄所，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。同时，我国政府郑重承诺:中国在任何时候、任何情况下，都不首先使用核武器，不对无核国家或地区使用或威胁使用核武器。我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。

二、反应堆与核电站通过可控制的链式反应来释放核能的装置。1、反应堆：“热中子（慢中子）”核反应堆示意图水泥防护层控制棒——镉棒燃料棒—铀棒减速剂⑴燃料：铀棒⑵慢化剂：为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水或普通水。⑶控制棒：在铀棒之间插入一些镉棒，利用镉棒吸收中子的能力很强来控制反应速度。镉棒插入的越深，吸收的中子就越多，链式反应的速度就越慢，这样的镉棒叫控制棒。⑷水泥防护层：屏蔽射线防止放射性污染。热中子反应堆的核燃料是铀棒，成分是天然铀或浓缩铀（铀235的含量占2%?4%）。中子的速度不能太快，否则会与铀235“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变。实验证明，速度与热运动速度相当的中子最适于引发核裂变。这样的中子就是“热中子”，或称慢中子。

2、核电站核电站工作流程第一回路中的水被泵压入反应堆，通过堆芯时核心反应放出的热使水的内能增加，水温升高。第一回路的水进入交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回反应堆。在热交换器内，第二回路中的水被回热生成高温高压蒸汽，驱动汽轮机运转。⑴核电站工作流程

⑵核反应堆的防护措施：由1m多厚的钢筋混凝土制成，整个核反应堆都装在安全壳中。第一道屏障——耐高温腐蚀的陶瓷体燃料芯块可以把98%以上的裂变产物滞留在芯块内。第二道屏障——燃料元件包壳由优质的锆合金制成，具有良好的密封性。第三道屏障——压力壳将燃料棒和一回路的水完全罩住，防止燃料元件包壳少量射线泄漏。第四道屏障——安全壳

三、核聚变两个轻核结合成质量较大的核的核反应。1、核聚变一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放17.6MeV的能量，平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3-4倍，核反应方程：?其他聚变反应方程:

要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，原子核要有很大的动能