5.4核裂变与核聚变（解析版）-2024年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第三册）.pdf

5.4核裂变与核聚变

知识点一、核裂变的发现

1．核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变．

2．铀核裂变

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用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是U＋

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n→Ba＋Kr＋3n.

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3．链式反应

中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变

反应一代接一代继续下去，这样的过程叫作核裂变的链式反应．

4．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量

叫作临界质量．

知识点二、反应堆与核电站

1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，

它主要由以下几部分组成：

(1)燃料：铀棒．

(2)慢化剂：石墨、重水和普通水(也叫轻水)．

(3)控制棒：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镉棒，它吸收中子的能

力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一

些，这种镉棒叫作控制棒．

2．工作原理

核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，

把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却．

3．核污染的处理

在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放

射性，需要装入特制的容器，深埋地下．

核电站的主要部件及作用

组成部分材料作用

裂变材料(核燃料)浓缩铀提供核燃料

石墨、重水或普通水

减速剂(慢化剂)使裂变产生的快中子减速

(也叫轻水)

控制棒镉棒吸收中子，控制反应速度

热交换器水或液态的金属钠传输热量

防止放射线泄露，对人体及

防护层厚水泥层

其他生物体造成伤害

知识点三、核聚变

1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变．

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2．核反应方程：H＋H→He＋n＋17.6MeV.

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3．条件：使轻核的距离达到10m以内．

方法：加热到很高的温度．

4．宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核聚变成氦核释放的核能．

5．人工热核反应：氢弹．首先由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆

炸．

6．核聚变与核裂变的比较

(1)优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上核聚变燃料氘和氚的储量丰富；③轻核聚变更为安全、

清洁．

(2)缺点：核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度．

解决方案：磁约束和惯性约束．

重核裂变与轻核聚变的区别

重核裂变轻核聚变

重核分裂成两个或多个中等两个轻核结合成质量较大的

放能原理

质量的原子