高中物理 5254 裂变及其应用 聚变与受控热核反应 核能利用与社会发展课件 沪科选修.ppt

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1、第5章　核能与社会5.2-5.4裂变及其应用聚变与受控热核反应核能利用与社会发展1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.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.4.了解核能的优越性，核电站的安全性能及核废料的处理．学习目标定位知识储备区1．质量数电荷数2．Δmc2(1)J(2)MeV931.53．(1)质量差不多核能(2)中子中子(3)临界体积临界质量知识链接新知呈现4．(1)较平缓(2)①铀②石墨重水普通水知识储备区③镉中子④石墨中子逃逸⑤水⑥金属套水层5．(1)重水(2)石墨(3)铀－2356．核反

2、应堆高压蒸汽7．(1)平均结合能小较重释放(2)(3)几千万开以上热核知识储备区8．(1)强磁场(2)王淦昌9．(1)巨大(2)丰富(3)运输储存(4)小10．(1)①二氧化铀②包壳③压力边界(2)后处理学习探究区一、核裂变和链式反应二、裂变过程中核能的分析与计算三、核聚变发生的条件及特点一、核裂变和链式反应问题设计1．阅读课本“铀核的裂变”，说明：(1)铀核裂变是如何发生的？答案铀核裂变的发生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

3、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，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核裂变在自然界中能自发进行吗？答案不能．重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发地发生．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，这样形成了链式反应．要点提炼1．铀核裂变用轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中两种典型的反应是：2．链式反应的条件(1)铀块的体积临界体积或铀块的质量临界质量．(2)中子的“再生率”要.大于等于大于等于大于1中

4、子例1关于铀核裂变，下列说法正确的是()A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的裂变成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确．答案BC返回二、裂变过程中核能的分析与计

5、算重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？答案用中子轰击铀核时，使该核变成处于激发状态的复核，从而重核裂变成两个原子核，并释放能量．获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变．问题设计要点提炼铀核裂变释放核能的计算1．首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm.2．根据计算释放的核能．计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单位，ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位，1u相当于931.5MeV的能量．ΔE＝Δmc23．若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，从而得出铀块裂变释放的核能

6、E＝.nΔE例2现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；解析根据核反应中质量数和电荷数守恒知，锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－143－3＝90，核反应方程式中应用符号Zr表示．答案4090(2)已知铀(U)核的质量为235.0493u，中子质量为1.0087u，钕(Nd)核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u．又知1u相当于931.5MeV，试计算一次核裂变中释放的核能；解析核反应前后的质量亏损为Δm＝mU＋mn－mNd－mZr

7、－3mn＝0.2174uΔE＝Δmc2＝0.2174×931.5MeV＝202.5081MeV答案202.5081MeV(3)试计算1kg铀235大约能产生的能量．解析1kg铀235中的铀核数为n＝×6.02×1023个＝2.56×1024个1kg铀235完全裂变产生的能量E＝nΔE＝2.56×1024×202.5081MeV＝5.18×1026MeV＝8.29×1013J答案5.18×1026MeV(或8.29×1013J)返回三、核聚变发生的条件及特点要点提炼1．从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个反应．2．聚变发生的条件：

8、要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离m，这