核裂变与核聚变高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptxVIP

5.4核裂变与核聚变

人教版选择性必修第三册同步课件

1.了解核裂变反应及链式反应的条件。

2.知道反应堆的工作原理及其类型，知道核电站的工作流程。

3.了解核聚变反应及条件。

4.了解两类核能应用的利弊，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。

秦山核电站

思考：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来越重要。核反应堆中发生着怎样的核反应？

1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。

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。

核能的释放：由于重核的核子的平均质量大于中等质量原子核的核子的平均质量，因此，铀核裂变为中等质量的原子核时，会发生质量亏损，释放核能。

2.一种典型的铀核裂变

一、核裂变的发现

铀核裂变的产物是多种多样的，其他裂变方程还有:

我国科学家钱三强、何泽慧夫妇于1947年在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的1/300和1/5000。

3.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：

(1)铀块的体积大于或等于临界体积。

(2)有足够浓度的铀235。

(3)有足够数量的慢中子。

4.裂变反应的能量:

一个铀235核裂变时释放的能量如果按200MeV估算，1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万摄氏度的高温。

知识点二：反应堆与核电站

1.核反应堆：人工控制链式反应的装置

吸收中子、

控制反应速率

慢中子

(石墨、轻水、重水)

(浓缩铀)核燃料

2.核电站的工作流程

核电站优点：

①消耗的核燃料少

②污染小

一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30吨左右，而同样功率的火电站每年要消耗煤250万吨。核电站对环境的污染比火电站小。

二战时期，美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤。在长崎投掷的原子弹爆炸后形成蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多，长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37%；广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%。

知识点三：核聚变

1.核聚变

某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核的核反应。

发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10-15m以内(原子核需要很大的动能才会“撞”在一起)

方法:

①用加速器加速原子核

②原子核加热到很高的温度108～109K

热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性

(1)轻核聚变产能效率高

(2)地球上聚变燃料的储量丰富

（每升水中就含有0.03g氘，地球上有138.6亿亿立方米的水，大约有40万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000亿吨）

(3)轻聚变更为安全、清洁

（高温不能维持反应就能自动终止，聚变产生的氦是没有放射性的。废物主要是泄露的氘，高速中子，质子与其他物质反应生成的发射性物质，比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理）

2.受控核聚变

3.重核裂变与轻核聚变的区别

比较项目

重核裂变

轻核聚变

放能原理

重核分裂成两个或多个中等质量的原子核,放出核能

两个轻核结合成质量较大的原子核,放出核能

原料的蕴藏量

核裂变燃料铀在地球上储量有限,尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%

主要原料是氘,氘在地球上的储量非常丰富

可控性

速度比较容易进行人工控制,现在的核电站都是用核裂变反应释放核能

目前,除氢弹以外,人们还不能控制它

放能多少

聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍

核废料处理难度

聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多

(1)难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温。

(2)方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。

磁约束：带电粒子运动时在均匀磁场中会在洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质。

4.实现核聚变的方法

5.惯性约束

由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。在惯性约束下，可以用激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应.

1.铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()

A.铀块的质量是重要因素，与体积无关

B.为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子

C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生

D.能否发生链式反应与铀的质量无关