2017-2018学年高中物理第19章原子核6核裂变学案新人教版选修3-5

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1、6核裂变［学习目标］1.知道什么是核裂变.2.知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能.3.了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染.知识探究一、核裂变和链式反应［导学探究］如图1为铀核裂变示意图.中子裂变碎片裂变碎片图11•铀核裂变是如何发生的？答案铀核的裂变(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状.(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儿块，同时放出中子，这些中

2、子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.2.铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生，故铀核裂变不会自发地进行.要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应.［知识梳理］对核裂变和链式反应的理解1.核裂变重核被屮子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核,并放出核能的过程.2.铀核裂变用中子轰击铀核时,铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反

3、应是疇U+詛一豐Ba+3&Kr+35n.3.链式反应由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，叫做核裂变的链式反应.4•链式反应的条件(1)铀块的体积亘或等于临界体积或铀块的质量人于或等于临界质暈・(2)有足够数量的也中子.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)铀核的裂变是一种天然放射现象.(X)(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去.(V)(3)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变.(X)(4)铀核裂变的产物是钗和氮，且固定不变，同时放出三个中子.(X)二、核电站［知识梳理］1.核电站是利用核能发

4、电，它的核心设施是反应堆,它主要由以下儿部分组成：(1)燃料：铀棒.(2)慢化剂：铀235容易捕获慢屮子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂；(3)控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性,控制链式反应的速度.2.工作原理核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高.3.能量输出利用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，同吋也使反应堆冷却.4.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

5、，深埋地下.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度.(V)(2)核反应堆用过的核废料无毒无害.(X)题型探究■点琲点个个击於一、重核裂变与其释放核能的计算1.常见的裂变方程(1)逼U+詁—噹Xe+芻Sr+2：n⑵疇U+in—'sftBa+^Kr+3()n2.链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积.体积超过临界体积时，保证屮子能够碰到铀核.(2)有足够浓度的铀235.(3)有足够数量的慢中子.1.裂变反应的能量铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量.一个铀235

6、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标准煤完全燃烧释放的化学能，裂变时能产生几百万度的高温.2.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应.【例1】关于重核的裂变，下列说法正确的是()A.核裂变释放的能量等丁•它俘获中子时得到的能量B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C.重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D.重核裂变为屮等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能答案D解析核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其

7、能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确；发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；重核裂变时，核子数守恒，C错误.p-归纳总结1重核裂变的实质：(1)重核裂变是屮子轰击质暈数较大的原子核，使Z分裂成屮等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程.(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小.所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它

8、俘获中子吋得到的能量.【例2】用中子轰击铀核(鑒U),其中的一个可能反应是分裂成锁(騒a)和愆(冰r)两部分，放出3个中子.各个核和中子的质量如下：加=390.3139X10—27kg,偽=1.6749X10-27kg；殛=234.0016X10-27kg,加=