教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版

5核裂變5核裂變教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；2．知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；3．會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量；4．知道什么是核反應(yīng)堆．了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)．1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；質(zhì)量較小核能中子

質(zhì)量較小核能中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的

使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于

或裂變物質(zhì)的質(zhì)量大于等于

．中子臨界體積臨界質(zhì)量鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的使裂變反應(yīng)一代接一代二、核電站 核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是

，它主要由以下幾部分組成：

(1)燃料：

；

(2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用

、

和

作慢化劑；

(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘

這一特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強(qiáng)吸收中子二、核電站核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強(qiáng)吸收中子工作原理：核燃料

釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．能量輸出：利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外

，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電．核污染的處理：為避免

對(duì)人體的傷害和

對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所造成的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的

，用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線，核廢料具有很強(qiáng)的

，需要裝入特制的容器，

．裂變循環(huán)流動(dòng)射線放射性物質(zhì)水泥層放射性深埋地下工作原理：核燃料 釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．裂變循環(huán)流動(dòng)一、重核的裂變及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

定義：使重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)叫重核的裂變． 鈾核裂變：1938年德國(guó)物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時(shí)，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時(shí)裂變?yōu)殡?Xe)和鍶(Sr)，有時(shí)裂變?yōu)殇^(Ba)和氪(Kr)，有時(shí)裂變?yōu)殇R(Sb)和鈮(Nb)，產(chǎn)物不同，釋放的能量和中子數(shù)也不盡相同．一、重核的裂變及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核．復(fù)核中由于核子的激烈運(yùn)動(dòng)，使核變成不規(guī)則的形狀，核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得核由于質(zhì)子間的斥力作用而不能恢復(fù)原狀，這樣就分裂成幾塊，同時(shí)放出2～3個(gè)中子．這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來越多的核能，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如圖3-5-1所示．圖3-5-1當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核．復(fù)核中由于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：(1)利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂過程中，又會(huì)放出更多中子，這些中子再去轟擊更多鈾核，產(chǎn)生更多中子，形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．(2)臨界體積：原子核的體積非常小，原子內(nèi)部的空隙很大，如果鈾塊不夠大，中子在鈾塊中通過時(shí)，就有可能碰不到鈾核而跑到鈾塊外面去，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不能繼續(xù)．只有當(dāng)鈾塊足夠大時(shí)，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中某個(gè)鈾核，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行下去．能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積，叫做它的臨界體積．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：二、核電站——核反應(yīng)堆

原子彈殺傷力強(qiáng)大的原因是核能在極短時(shí)間內(nèi)釋放出來．如圖3-5-2核電站是利用緩慢釋放的核能來發(fā)電的，這是核能的和平利用，因此核電站是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．現(xiàn)在世界上已有不少國(guó)家建有核電站，我國(guó)已建成使用和正在建設(shè)的核電站必將為現(xiàn)代化的建設(shè)提供能源保障．圖3-5-2二、核電站——核反應(yīng)堆圖3-5-2核反應(yīng)堆——核電站的心臟裂變反應(yīng)堆是核電站的心臟，它是一種人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，可以使核能較平緩地釋放出來，裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表：核反應(yīng)堆——核電站的心臟控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸熱交換器水產(chǎn)生高溫蒸氣，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電防護(hù)層金屬套和鋼筋混凝土防止射線對(duì)人體及其他生物體的侵害控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸【典例1】

為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列的辦法(

)．

A．鈾塊可制成任何的體積

B.鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核

C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速

D．用鎘棒可作為慢化劑使中子減速對(duì)核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的理解

【典例1】為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列的辦法()．解析由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯(cuò)誤，鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接再去轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯(cuò)誤．答案

C解析由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯(cuò)誤，教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版了解核電站及核能發(fā)電

了解核電站及核能發(fā)電教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為E＝n·Δm×931.5MeV＝2.56×1024×0.212×931.5MeV＝5.06×1026MeV.答案(1)40

90

(2)5.06×1026MeV因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為【變式2】

原子反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置，它主要有哪四部分組成(

)．

A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)

C．原子燃料、調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

D．原子燃料、減速劑、原子能聚存系統(tǒng)和輸送系統(tǒng) 解析目前核反應(yīng)堆組成有：原子燃料、減速劑、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)． 答案A【變式2】貧鈾彈天然鈾中，含有238U、235U和234U三種同位素，其中235U僅占0.72%,238U占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而只有235U才能用于核裂變反應(yīng)，因此制造核武器和核電站燃料的天然鈾必須加工處理成富含235U的濃縮鈾，獲取濃縮鈾后剩余的軸中235U含量更低，這種235U含量比天然鈾更低的鈾叫貧鈾．貧鈾彈教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版5核裂變5核裂變教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；2．知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；3．會(huì)計(jì)算重核裂變過程中釋放出的能量；4．知道什么是核反應(yīng)堆．了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)．1．知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；質(zhì)量較小核能中子

質(zhì)量較小核能中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的

使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于

或裂變物質(zhì)的質(zhì)量大于等于

．中子臨界體積臨界質(zhì)量鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的使裂變反應(yīng)一代接一代二、核電站 核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是

，它主要由以下幾部分組成：

(1)燃料：

；

(2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用

、

和

作慢化劑；

(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘

這一特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強(qiáng)吸收中子二、核電站核反應(yīng)堆鈾棒石墨重水普通水的能力很強(qiáng)吸收中子工作原理：核燃料

釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．能量輸出：利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外

，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電．核污染的處理：為避免

對(duì)人體的傷害和

對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所造成的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的

，用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線，核廢料具有很強(qiáng)的

，需要裝入特制的容器，

．裂變循環(huán)流動(dòng)射線放射性物質(zhì)水泥層放射性深埋地下工作原理：核燃料 釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．裂變循環(huán)流動(dòng)一、重核的裂變及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

定義：使重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)叫重核的裂變． 鈾核裂變：1938年德國(guó)物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時(shí)，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時(shí)裂變?yōu)殡?Xe)和鍶(Sr)，有時(shí)裂變?yōu)殇^(Ba)和氪(Kr)，有時(shí)裂變?yōu)殇R(Sb)和鈮(Nb)，產(chǎn)物不同，釋放的能量和中子數(shù)也不盡相同．一、重核的裂變及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核．復(fù)核中由于核子的激烈運(yùn)動(dòng)，使核變成不規(guī)則的形狀，核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得核由于質(zhì)子間的斥力作用而不能恢復(fù)原狀，這樣就分裂成幾塊，同時(shí)放出2～3個(gè)中子．這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來越多的核能，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如圖3-5-1所示．圖3-5-1當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核．復(fù)核中由于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：(1)利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂過程中，又會(huì)放出更多中子，這些中子再去轟擊更多鈾核，產(chǎn)生更多中子，形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．(2)臨界體積：原子核的體積非常小，原子內(nèi)部的空隙很大，如果鈾塊不夠大，中子在鈾塊中通過時(shí)，就有可能碰不到鈾核而跑到鈾塊外面去，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不能繼續(xù)．只有當(dāng)鈾塊足夠大時(shí)，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中某個(gè)鈾核，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行下去．能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積，叫做它的臨界體積．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：二、核電站——核反應(yīng)堆

原子彈殺傷力強(qiáng)大的原因是核能在極短時(shí)間內(nèi)釋放出來．如圖3-5-2核電站是利用緩慢釋放的核能來發(fā)電的，這是核能的和平利用，因此核電站是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．現(xiàn)在世界上已有不少國(guó)家建有核電站，我國(guó)已建成使用和正在建設(shè)的核電站必將為現(xiàn)代化的建設(shè)提供能源保障．圖3-5-2二、核電站——核反應(yīng)堆圖3-5-2核反應(yīng)堆——核電站的心臟裂變反應(yīng)堆是核電站的心臟，它是一種人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，可以使核能較平緩地釋放出來，裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表：核反應(yīng)堆——核電站的心臟控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸熱交換器水產(chǎn)生高溫蒸氣，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電防護(hù)層金屬套和鋼筋混凝土防止射線對(duì)人體及其他生物體的侵害控制棒鎘吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸【典例1】

為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列的辦法(

)．

A．鈾塊可制成任何的體積

B.鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核

C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速

D．用鎘棒可作為慢化劑使中子減速對(duì)核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的理解

【典例1】為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列的辦法()．解析由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯(cuò)誤，鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接再去轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯(cuò)誤．答案

C解析由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯(cuò)誤，教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版了解核電站及核能發(fā)電

了解核電站及核能發(fā)電教科版高中物理選修3-5：《核裂變》課件1-新版因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為E＝n·Δm×931.5MeV＝2.56×1024×0.212×931.5MeV＝5.06×1026MeV.答案(1)40

90

(2)5.06×1026MeV因此1kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為【變式2】

原子反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置，它主要有哪四部分組成(

)．

A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)

C．原子燃料、調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)

D．原子燃料、減