【優(yōu)化指導(dǎo)】高中物理 第19章 原子核 6 核裂變 新人教版選修3-5

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核裂變整理課件整理課件一二填一填練一練一、核裂變及鏈?zhǔn)椒错?見課本第83頁)1.裂變:鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊,這類核反響叫原子核的裂變。2.典型核反響方程式:裂變的產(chǎn)物是多樣的,其中最典型的反響是鈾核裂變生成鋇和氪,同時放出3個中子。核反響方程式為:3.鏈?zhǔn)椒错?當(dāng)一個中子引發(fā)一個鈾核裂變后,反響釋放出的中子又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變,釋放出的中子又轟擊其他鈾原子核……這樣的反響一代接一代進(jìn)行下去的過程,叫作裂變的鏈?zhǔn)椒错?。整理課件一二填一填練一練4.臨界體積和臨界質(zhì)量:通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒错懙淖钚◇w積叫作它的臨界體積,相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。5.核裂變的能量:1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時釋放的化學(xué)能。

整理課件一二填一填練一練二、核電站(見課本第85頁)1.核電站:利用核能發(fā)電,它的核心設(shè)施是反響堆,它主要由以下幾局部組成。(1)燃料:鈾棒。(2)慢化劑:鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反響,采用石墨、重水或普通水作慢化劑。(3)控制棒:為了控制能量釋放的速度,就要想方法調(diào)節(jié)中子的數(shù)目,采用在反響堆中插入鎘棒的方法,利用鎘吸收中子的特性,就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒错懙乃俣?。整理課件一二填一填練一練2.工作原理:核燃料裂變釋放能量,使反響區(qū)溫度升高。3.能量輸出:利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反響堆內(nèi)外循環(huán)流動,把反響堆內(nèi)的熱量傳輸出去,用于發(fā)電。4.核污染的處理:為防止射線對人體的傷害和放射性物質(zhì)對水源、空氣和工作場所造成的放射性污染,在反響堆的外面需要修建很厚的水泥層,用來屏蔽裂變反響放出的各種射線,核廢料具有很強(qiáng)的放射性,需要裝入特制的容器,深埋地下。整理課件填一填練一練鈾核裂變時,對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒错懙闹匾蛩?以下說法中正確的選項是()A.鈾塊的質(zhì)量是重要因素,與體積無關(guān)B.為了使鈾235裂變的鏈?zhǔn)椒错懭菀装l(fā)生,最好直接利用裂變時產(chǎn)生的快中子C.假設(shè)鈾235的體積超過它的臨界體積,裂變的鏈?zhǔn)椒错懢湍軌虬l(fā)生D.裂變能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒错懪c鈾塊的質(zhì)量無關(guān)解析:要發(fā)生鏈?zhǔn)椒错懕仨毷光檳K體積或質(zhì)量大于臨界體積或臨界質(zhì)量,故A、D錯,C對;鈾235俘獲慢中子發(fā)生裂變的概率大,快中子使鈾235發(fā)生裂變的幾率小,故B錯。答案:C整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一對核裂變和鏈?zhǔn)椒错懙姆治?/p>

如圖,核裂變示意圖。(1)重核裂變是一種天然現(xiàn)象嗎?(2)只要有中子轟擊鈾塊就可以產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒错憜?整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析1.鈾核的裂變和裂變方程(1)核子受激發(fā):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)核中由于核子的劇烈運(yùn)動,使核變成不規(guī)那么的形狀。(2)核子分裂:核子間的距離增大,因而核力迅速減弱,使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊,同時放出2或3個中子,這些中子又引起其他鈾核裂變,這樣,裂變就會不斷地進(jìn)行下去,釋放出越來越多的核能。(3)常見的裂變方程:整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析2.鏈?zhǔn)椒错懙臈l件(1)鈾塊的體積大于臨界體積。(2)鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量。以上兩個條件滿足一個即可。3.裂變反響的能量鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核,發(fā)生質(zhì)量虧損,所以放出能量。整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析【例題1】關(guān)于重核的裂變,以下說法正確的選項是()A.核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B.中子從鈾塊中通過時,一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒错慍.重核裂變釋放出大量能量,產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損,所以核子數(shù)要減少D.由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量,所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時,要發(fā)生質(zhì)量虧損,放出核能整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析解析:根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知,裂變時因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反響,是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,其釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時吸收的能量。鏈?zhǔn)椒错懯怯袟l件的,即鈾塊的體積必須大于其臨界體積,如果體積小,中子從鈾塊中穿過時,碰不到原子核,那么鏈?zhǔn)椒错懢筒粫l(fā)生。在裂變反響中核子數(shù)是不會減少的,質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量的,因此選項A、B、C均錯;重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時,由于核子平均質(zhì)量小,會發(fā)生質(zhì)量虧損,從而釋放出核能,選項D正確。答案:D整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析變式訓(xùn)練1關(guān)于鈾核裂變,以下說法正確的選項是()

A.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,但只能裂變成兩種不同的核B.鈾核裂變時還能同時釋放2~3個中子C.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒错懭菀走M(jìn)行,最好用純鈾235D.鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒错憻o影響解析:鈾核受到中子的轟擊,會引起裂變,裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,具有極大的偶然性,但裂變成兩塊的情況多,也有的分裂成多塊,并放出幾個中子,鈾235受中子的轟擊時,裂變的概率大,且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變,而鈾238只有俘獲能量在1MeV以上的中子才能引起裂變,且裂變的幾率小,而要引起鏈?zhǔn)椒错?必須使鈾塊體積超過臨界體積。綜上所述,選項B、C正確。答案:BC整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究二核電站

如圖,核電站工作流程示意圖。

核電站工作流程(1)核電站的核心設(shè)施是什么?(2)核電站是如何實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的?整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析1.核電站的主要組成核電站的核心設(shè)施是核反響堆,反響堆用的核燃料是鈾235,它的主要部件列表如下:整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析2.反響堆工作原理(1)在核電站中,核反響堆是熱源,如圖為簡化的核反響堆示意圖:鈾棒是燃料,由天然鈾或濃縮鈾(鈾235的含量占2%~4%)制成,石墨(重水)為慢化劑,使反響生成的快中子變?yōu)槁凶?便于鈾235的吸收,發(fā)生裂變,慢化劑附在鈾棒周圍。整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析(2)鎘棒的作用是吸收中子,控制反響速度,所以也叫控制棒?？刂瓢舨迦肷钜恍?吸收中子多,反響速度變慢,插入淺一些,吸收中子少,反響速度加快,采用電子儀器自動調(diào)節(jié)控制棒的升降,就能使反響堆平安正常地工作。(3)核反響釋放的能量大局部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,這時通過水、液態(tài)鈉等作冷卻劑,在反響堆內(nèi)外循環(huán)流動,把內(nèi)能傳輸出去,用于推動蒸汽機(jī),使發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)生裂變反響時,會產(chǎn)生一些有危險的放射性物質(zhì),很厚的水泥防護(hù)層可以防止射線輻射到外面。整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析3.核電站發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)(1)消耗的核燃料少。(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲量大,所能提供的能量大。(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析【例題2】如圖是慢中子反響堆的示意圖,對核反響堆的以下說法中正確的選項是()A.鈾235容易吸收快中子發(fā)生裂變反響B(tài).快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量減少,變成慢中子,慢中子容易被鈾235俘獲而引起裂變反響C.控制棒由鎘做成,當(dāng)反響過于劇烈時,使控制棒插入深一些,讓它多吸收一些中子,鏈?zhǔn)椒错懙乃俣染蜁恍〥.假設(shè)要使裂變反響更劇烈一些,應(yīng)使控制棒插入深一些,使大量快中子碰撞控制棒后變成慢中子,鏈?zhǔn)椒错懙乃俣染蜁煲恍┱碚n件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析解析:根據(jù)鈾235的特點(diǎn),它更容易吸收慢中子而發(fā)生裂變,A錯誤;在反響堆中減速劑的作用就是減少快中子能量從而更易讓鈾235吸收裂變,B正確;鏈?zhǔn)椒错懙膭×页潭热Q于裂變釋放出的中子總數(shù),鎘控制棒可以吸收中子,因而可以控制核反響的快慢,即插入得深,吸收得多,反響將變慢,反之將加快,C正確,D錯誤。答案:BC整理課件探究一探究二問題導(dǎo)引名師精講典例剖析變式訓(xùn)練2山東榮成石島灣核電站總裝機(jī)規(guī)模400萬千瓦。核電站與火電站相比較,其優(yōu)勢在于()

A.核燃料釋放出的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量B.就儲能來說,地球上核燃料資源遠(yuǎn)多于煤炭C.核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站D.核電站比火電站更容易建造解析:核電站與火電站相比,相等質(zhì)量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可開采核礦石儲量所能提供的能量約為煤、石油的15倍,只要措施得當(dāng),核電站造成的污染很小,核能屬于清潔能源,選項A、B、C均正確;核電站的建造難度較大,選項D錯誤。答案:ABC整理課件123451.關(guān)于重核的裂變,以下說法正確的選項是()A.核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B.中子從鈾塊中通過時,一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒错慍.重核裂變釋放出大量能量,產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損,所以核子數(shù)要減少D.重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時,要發(fā)生質(zhì)量虧損,放出核能解析:核裂變釋放的能量來源于裂變過程的質(zhì)量虧損,是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,其能量遠(yuǎn)大于俘獲中子時吸收的能量,A錯,D對;鏈?zhǔn)椒错懓l(fā)生是有條件的,鈾塊的體積必須大于其臨界體積,否那么,中子從鈾塊中穿過時,可能碰不到原子核,那么不會發(fā)生鏈?zhǔn)椒错?B錯;重核裂變時,質(zhì)量數(shù)守恒,C錯。答案:D整理課件123452.中國承諾到2021年碳排放量下降40%~45%。為了實現(xiàn)負(fù)責(zé)任大國的承諾,我國將新建核電站工程。目前關(guān)于核電站獲取核能的根本核反響方程可能是()解析:重核的裂變是指質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核,A是裂變反響,A正確;B為β衰變,C是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的反響,D是α衰變。答案:A整理課件12345整理課件123454.核反響堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒错懙囊环N裝置,它的主要組成局部是(