高中物理第十九章原子核第六节核裂变学案新人教版选修3_5.doc

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第六节核裂变

【素养目标定位】

※

知道什么是裂变

※

了解铀核的裂变特点

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知道重核裂变能放出能量,知道链式反应

※

了解核电站的工作原理

【素养思维脉络】

课前预习反馈

教材梳理·夯基固本·落实新知

知识点1重核的裂变

1．定义

使重核分裂成__中等质量__的原子核的核反应叫重核的裂变。

2．核反应类型

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。

3．一种典型的铀核裂变

eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋__3eq\o\al(1,0)n__。

知识点2链式反应

1．定义

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叫链式反应。

2．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__。

知识点3核电站

1．核电站的工作原理

核电站的核心是__核反应堆__,其简化示意图如图所示。各部分作用如下：

(1)核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)制成__铀棒__作为核燃料,释放__核能__。

(2)减速剂：用__石墨、重水或普通水__,使裂变中产生的中子减速,以便被铀235吸收。

(3)控制棒：由吸收中子能力很强的__镉__制成,用以控制__反应速度__。

(4)水泥防护层：反应堆外层是很厚的__水泥壁__,可防止射线辐射出去。

(5)热交换器：靠__水__和__液态金属钠__在反应堆内外的循环流动,把产生的热量传输出去。

2．核电站与火电站相比有何优缺点

(1)优点：①核电站消耗的燃料__很少__。

②作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量__很大__。

③火电站烧煤要放出很多污染物,而核电站放出的污染物要__少得多__。

(2)缺点：①一旦核泄漏会造成严重的__核污染__。

②核废料处理__比较困难__。

思考辨析

『判一判』

(1)只要铀块的体积大于临界体积,就可以发生链式反应。(×)

(2)中子从铀块中通过时,一定发生链式反应。(×)

(3)重核裂变释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以核子数要减小。(×)

(4)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度。(√)

(5)核反应堆用过的核废料无毒无害。(×)

『选一选』

山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦。核电站与火电站相比较,下列说法错误的是(B)

A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量

B．就可采储量来说,地球上核燃料资源远大于煤炭

C．在经济效益方面核电与火电不相上下

D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性,要做特殊处理

解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量,A正确；就可采储量所提供的能量来说,核燃料资源远大于煤炭所能提供的能量,而不是采储量,B错误；在经济效益方面核电与火电不相上下,C正确；核电站是有污染的,核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性,要做特殊处理,D正确。

『想一想』

如图为核裂变示意图。

(1)重核裂变是一种天然现象吗？

(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？

答案：(1)不是(2)不能

解析：重核的裂变不能自发地进行,只能发生在人工控制的核反应中,只有达到链式反应的条件时,才会发生重核的裂变。

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探究

重核的裂变及链式反应

┃┃思考讨论1__■

1964年10月16日,中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功,其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化,在半径400m的范围内,沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质,半径1600m范围内所有动植物全部死亡

(1)巨大的核能是从哪里来的？

(2)在利用重核裂变制成的原子弹中,需不需要用镉制成的控制棒？

提示：(1)铀核的裂变

(2)不需要

┃┃归纳总结__■

1．铀核的裂变

(1)核子受激发：当中子进入铀235后,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式。

(2)核子分裂：核子间的距离增大,因而核力迅速减弱,使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块,同时放出2～3个中子,这些中子又引起其他铀核裂变,这样,裂变就会不断进行下去,释放出越来越多的核能。

(3)常见的裂变方程：

①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n

②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n

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