第四节 核反应 核能、重核裂变
高中核物理-核反应：核能、重核裂变
介绍
mu 390.3139 1027 kg mBa 234.0016 1027 kg mKr 152.6047 1027 kg mn 1.6749 1027 kg
计算“质量亏损” Δm =(mu + mn)－(mBa + mKr + 3mn)= 0.3578×10－27kg ΔE = ΔmC2 = 201MeV 1kg铀完全裂变，释放的核能为：
解：
m =6.644929×10 -27kg
m p =1.672648×10 -27kg
me=9.11×10-31kg
将六个方程式相加，得到
4p
2 e +2 +
ΔE= mc2 =(4m p– m 2me )c 2 -
代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
链式反应的示意图：
(3)重核裂变的应用
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水，用于减 减速剂： 小中子的速度 控制棒：镉，用于 吸收中子，控制 核反应的快慢。
原子弹： 不可控的核反应原子弹爆ຫໍສະໝຸດ 时的蘑菇云 “小男孩”（前）和“胖
1.两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核, 已知中子的质量是1.008665u, 质子的质量 是1.007276u, 氦核的质量是4.0026u, 求此核反 应的质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克, c=3×108米／秒)
解：△m＝0.029282u △E＝ △mc2=931.5 × 0.029282= 27.3MeV
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2 ＝ 4.37 ×10－12J＝27.3MeV
重核裂变课件
重核裂变课件一、引言核裂变是指重核在吸收中子后，发生核反应，分裂成两个或多个较轻的核，并释放出大量能量的过程。
这一现象最早由德国物理学家奥托·哈恩在1938年发现，其研究成果为人类开发核能奠定了基础。
本课件旨在介绍重核裂变的基本原理、反应类型、应用领域及安全控制等方面的知识。
二、重核裂变的基本原理1.核裂变过程重核裂变是指重核在吸收一个中子后，发生核反应，分裂成两个较轻的核，并释放出大量能量的过程。
裂变过程中，重核吸收一个中子后，形成一个复合核，该复合核处于激发态，不稳定。
随后，复合核发生形变，两个较轻的核在形变过程中分离，同时释放出两个或多个中子、大量的能量以及γ射线。
2.裂变链式反应在裂变过程中，释放出的中子可以继续引发其他重核发生裂变，形成链式反应。
为了维持链式反应，必须满足临界条件，即裂变产生的中子数量等于或大于吸收的中子数量。
在实际应用中，通过控制棒等手段调节中子数量，实现对链式反应的控制。
3.裂变产物及能量释放重核裂变产物主要包括两个较轻的核（裂变碎片）、释放的中子、能量（包括裂变能和γ射线能量）。
裂变能是指裂变过程中释放的核能，其大小约为200MeV。
这些能量主要以热能形式释放，可用于发电、供热等。
三、重核裂变的反应类型1.可控链式反应在核电站中，通过控制棒等手段调节中子数量，使裂变反应恰好维持在一个稳定的水平，实现可控链式反应。
这种反应产生的能量可以用来发电，为人类提供清洁、高效的能源。
2.不可控链式反应在核武器中，利用不可控链式反应产生的大量能量，实现爆炸效果。
不可控链式反应的特点是裂变产生的中子数量迅速增加，导致反应速度急剧加快，直至燃料耗尽。
3.加速器驱动系统（ADS）加速器驱动系统是一种新型核裂变技术，通过粒子加速器产生高能中子，激发重核发生裂变。
ADS具有较高的安全性，可以有效地处理核废料，同时实现能量高效利用。
四、重核裂变的应用领域1.核能发电核能发电是重核裂变最重要的应用领域。
核物理学中的核能与核裂变
核物理学中的核能与核裂变核物理学是研究原子核及其内部结构以及核反应等现象的科学学科。
在核物理学中，核能与核裂变是两个关键的概念。
本文将介绍核能的概念、来源以及应用，并深入探讨核裂变的原理、过程以及其在能源领域的重要性。
一、核能的概念及来源核能是指存在于原子核内部的能量。
原子核由质子和中子组成，而核能正是质子和中子间相互作用所产生的能量。
核能在核物理学中起着至关重要的作用，既是核反应的能量来源，也是核武器和核能电站的基础。
核能的来源主要有两种：核融合和核裂变。
核融合是两个轻核聚变成一个更重的核的过程，释放出巨大能量。
这一过程在太阳和恒星中发生，是人类未来发展核聚变能源的潜在途径。
而核裂变是一个重核分裂成两个较轻的核的过程，也能释放出大量的能量。
二、核裂变的原理与过程核裂变是利用重核分裂释放能量的过程。
它的原理基于当一个重核吸收中子时，会变得不稳定并发生裂变。
核裂变的过程可以通过以下几个步骤来描述：1. 中子吸收：一个重核吸收一个中子，使得其原子核变得不稳定。
2. 高能中子的释放：裂变后的原子核释放出几个中子，这些中子具有较高的能量。
3. 能量释放：裂变产生的能量以热的形式释放出来，可以用来发电或产生破坏性的核武器。
核裂变过程中产生的中子可以继续引发其他核裂变，形成所谓的链式反应。
如果这种链式反应能够持续进行并不受控制，就可能导致核爆炸。
而在核能电站中，核裂变是通过控制中子释放和反应速率来实现可控的能量产生。
三、核裂变在能源领域的应用核裂变作为一种高效的能源释放方式，在能源领域有着重要的地位。
核能电站利用核裂变过程中释放的能量来产生蒸汽，推动涡轮发电机转动以发电。
核能电站在一些国家已经成为主要的清洁能源来源，其优点在于不产生大气污染物和温室气体。
此外，核裂变还用于核武器的制造。
核武器是利用核裂变和/或核融合来产生大量能量的武器，其威力极大。
尽管核武器的使用受到了严格的限制和监管，但其存在仍然对全球安全造成了潜在威胁。
4章 核能(核力、核能、聚变、裂变)
库仑力
mp 核力 核力 mp 万有 引力
而通常原子核是稳定的,于是核内
还应有另一种力把各种核子紧紧 拉在一起, 此力称为核力。
万有 引力
库仑力
一、核力：
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的 强大的力叫做核力．
核力具有怎样的特点呢？
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力） 的一种表现。
2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； ３、反应装置中的气体密度 要很低 ，相当于常温常压下 气体密度的几万分之一；
原子弹就是根 据裂变的原理 制造的
原子弹外观
被原子弹摧毁的 房屋屋顶
聚变 聚变是使２个质量较小的原子弹结合 成质量较大的新核，同时释放出能量 的过程。
氢弹爆炸的情景
氘核
氦核
一个 中子 （伴随 能量释 放）
氚核 聚变反应示意图
1964年10 月16日中 国爆炸了 第一颗原 子弹。
1967年6 月17日中 国爆炸了 第一颗氢 弹。
某一数值时 某一数值时
相同
三、结合能
由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合 成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的 能量变化．
例如：
1 0 2 1
n H H
1 1 2 1
H H n
1 1 1 0
可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量； 原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个 能量叫做原子核的结合能．
高中物理选修三5.4核裂变和核聚变教案1
第4节 核裂变和核聚变一、教学目标1、知道重核裂变、核聚变的概念。
2、知道什么是链式反应。
3、了解聚变反应的特点及其条件，了解可控热核反应及其研究和发展.4、会计算核反应中释放的能量。
二、教学重难点1、核反应方程式的书写2、释放核能的计算。
三、教学过程（一）重核裂变1、重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
2、核裂变是释放核能的方法之一。
3、铀核的裂变（1）铀核的裂变的一种典型反应。
最典型的一种核反应方程式是2351141921920563603U n Ba Kr n +→++(2)释放的核能的计算Δm=（235.043u+1.0087u)(1409139u+91.8973u+3.0261u)=0.2153uΔE=0.2153u ×931.5Mev=200.55Mev(3)铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。
（二）链式反应1、这种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。
（见示意图523）2、临界体积（临界质量）：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
（三）轻核聚变1、轻核聚变成较重核，引起结合能变化的方式获得核能，这样的核反应称为核聚变。
2、氢核聚变：21H+31H→42He+10n3、能量计算：ΔE＝Δmc2＝17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍。
4、氚的获得：（四）可控热核聚变1、（1）聚变与裂变相比，轻核聚变产能效率高。
（2）聚变与裂变相比，地球上聚变燃料的储量丰富。
（3）聚变与裂变相比，轻核聚变反应更为安全、清洁。
2、发生条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的间距达到核力作用的范围。
要使它们达到这种程度，必须克服原子核间巨大的库仑斥力，这就得让核子获得足够大的动能。
以氘核发生聚变为例，必须在大约108 K高温下，使氘核获得至少70 keV的动能才能达到核力作用的范围而发生核聚变。
【高中物理】高中物理知识点：重核裂变
(4)放射性元素的原子核放出一个α粒子或β粒子而转变成新核的过程称为衰变。
衰变方程的重要特征是“一”前只有一个原子核， “→”后有一个α粒子或β粒子与一个新核材料及作用
【高中物理】高中物理知识点：重核裂变
重核裂变:
1、裂变：把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应。
2、铀核的裂变：
。
3、链式反应：一般说来，铀核的裂变时总是要放出2~3个中子这些种子又会引起其他的铀核裂变，这样裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量。在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
聚变方程的特征是“→”前有两个或两个以上的质量很小的核，“→”后是一个质量稍大些的核，有的聚变中可能还会放出一个质子或一个中子、正负电子等。
(3)人工转变通常是指某原子核在α粒子(或其他粒子)的轰击下，转变为一个新核的核反应。
人工转变方程的特征是“→”前有一个α粒子(或其他粒子)和一个原子核，“→”后有一个新核，通常还伴随一个质子或中子。
(2)裂变反应堆的常见类型
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
核反应方程的常见类型有：衰变、人工转变、裂变和聚变。判断某核反应方程是哪种类型的核反应时，应紧抓该类型核反应的定义，从方程式的特征上区分。
(1)重核俘获一个中子后分裂为n个中等质量核的反应过程，称为裂变。裂变方程的重要特征是“→”前有一个中子和一个重核，“→”后有两个或两个以上的中等质量的核。
(2)把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变，又称热核反应。
4、核反应堆：慢中子反应堆、快中子增殖反应堆
核反应堆是一种实现可控链式反应的装置，它可以使堆内的链式反应以一定的强度进行下去，从而稳定地释放核能。根据反应堆的工作原理，主要可分为两类：慢中子反应堆，它是目前广泛应用的实用核反应堆；快中子增殖反应堆，它属于目前正在研究和实验的核反应堆。
核能与核反应核裂变与核聚变的介绍
核能与核反应核裂变与核聚变的介绍核能与核反应：核裂变与核聚变的介绍核能是一种源于原子核中巨大能量的形式，是当前世界上最主要的清洁能源之一。
核能通过核反应的方式释放出来，其中最常见的核反应有核裂变和核聚变。
本文将介绍核能以及核裂变和核聚变的基本原理和应用。
一、核能的基本概念及特点核能是指储存在原子核中的巨大能量，其能量密度远高于常见的化学能。
核能的主要特点包括：1. 高能量密度：核能的能量密度远高于化学能，仅几克核燃料就可输出巨大的能量，这使核能成为高效的能源来源。
2. 易于储存和运输：核能可通过核燃料的形式进行储存和运输，使其可以灵活应用于不同领域。
3. 清洁环保：核能的利用过程中不会产生二氧化碳等温室气体和大量的污染物，对环境的影响较小，是一种低碳清洁能源。
二、核裂变的过程和应用1. 核裂变的概念：核裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后产生裂变，释放出巨大能量的过程。
核裂变反应通常可表示为：核裂变：重核 + 中子→ 轻核 + 轻核 + 中子 + 能量2. 核裂变的链式反应：核裂变过程中，释放的中子可继续轰击其他重核，形成链式反应。
当链式反应持续稳定进行时，就产生了裂变链式反应，从而释放出大量的能量。
3. 核裂变的应用：- 核能发电：核裂变被广泛应用于核能发电厂中。
在核反应堆中，通过控制链式反应的速率，可释放出大量的热能，用于产生蒸汽驱动涡轮发电机，生成电能。
- 核武器：由于核裂变释放的能量巨大，核裂变也可以用于制造核武器。
然而，核武器的制造和使用受到严格的国际法律和条约限制。
三、核聚变的过程和应用1. 核聚变的概念：核聚变是指轻核（如氢、氦等）融合形成更重的核，并释放出巨大能量的过程。
核聚变反应通常可表示为：核聚变：轻核 + 轻核→ 重核 + 中子 + 能量2. 核聚变的条件：核聚变需要极高的温度和压力条件才能实现，目前主要通过两种方法进行控制：- 惯性约束聚变（ICF）：利用激光或粒子束瞬时加热和压缩燃料，使其达到触发聚变的条件。
人教版高三物理第四节核反应、核能 第五节裂变知识精讲
高三物理第四节核反应、核能第五节裂变知识精讲一. 本周教学内容：第四节核反应核能第五节裂变二. 知识要点：1. 知道什么是核反应，知道原子核的人工转变是核反应的一种形式，能够正确地写出核反应方程。
2. 理解质量亏损的概念，并能作有关计算。
知道爱因斯坦质能方程的物理意义。
能根据质能方程计算核反应中释放的核能。
3. 知道重核裂变和链式反应，会计算裂变过程中释放的能量。
4. 知道什么是核反应堆，了解慢中子反应堆的工作原理。
5. 知道我国使用的浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站的工作原理，都是利用重核的链式反应放出核能。
原子弹的原理也是利用重核的链式反应放出核能。
三. 疑难辨析：1. 在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
原子核的人工转变就是一种核反应和衰变过程一样，在核反应中，质量数和电荷数都守恒。
2. 所谓质量亏损，是指反应物在核反应之前的总质量与核反应之后的总质量的差值。
例如核子在结合成原子核时必出现质量亏损。
爱因斯坦的质能方程E=mc2指出了物体的能量E 与质量m之间的密切联系，当物体的质量增加或减少Δm时，它的能量也会相应增加或减少ΔE，ΔE和Δm的关系是ΔE=Δmc2。
应当注意：①所谓质量亏损，并不是质量消失；减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了；反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给；②在由方程ΔE=Δmc2算对应的能量时要注意；当Δm的单位是kg，c的单位是m/s时，求出ΔE的单位是J；当Δm的单位是u时，可根据1u相当于931.5MeV的能量关系计算结果（课后请证明，1原子质量单位u相当于931.5MeV的能量）；③在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为新核和新粒子的动能，因而在此情况下可用动量守恒和能量守恒来解决问题。
3. 核物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
核能与核反应核裂变与核聚变的能量释放
核能与核反应核裂变与核聚变的能量释放核能是一种内部结构发生了变化的能量形式。
在核物理学中，核能来自于原子核内部粒子的结构变化，其中包括核反应过程中的核裂变和核聚变。
核能是一种极为强大的能量形式，它在现代科技和能源领域具有重要的应用价值。
一、核裂变的能量释放核裂变是指重核（如铀、钚等）在受到中子轰击时裂变成两个轻核的过程。
核裂变是一种剧烈的核反应，它释放出大量的能量。
具体而言，核裂变的能量释放过程可以分为以下几个阶段：1. 中子的吸收：重核受到中子的轰击后，吸收中子并变成一个高激发能态的核。
2. 能级转移：高激发能态的核会通过放射光子和质子、中子等粒子的相互作用，逐渐回到稳定态。
3. 裂变释放：核内部高能态在转变为稳定态的过程中，会释放出大量的能量，其中包括可见光、热能等。
核裂变的能量释放主要是由裂变产物的质量差、相应的核子间结合能差等因素决定的。
值得注意的是，核裂变释放的能量非常巨大，根据质能等效原理，裂变产物的质量差一般只有10^-28克，但它会产生数百万电子伏特（MeV）的能量。
二、核聚变的能量释放核聚变是指轻核（如氢、氘等）在高温高压条件下相互碰撞、融合形成较重的核的过程，也是一种释放大量能量的核反应。
核聚变在太阳和恒星运作，同时也是未来清洁能源的重要方向。
核聚变的能量释放可以通过以下几个步骤来理解：1. 聚变反应：核聚变反应需要高温和高压来克服核内部的电荷排斥力，使轻核能够靠近足够近的距离以发生核反应。
2. 能级转移：核反应发生后，形成较重的核并处于高激发能态，类似于核裂变的过程，高激发能态的核会通过放射光子和粒子的相互作用，逐渐回到稳定态。
3. 聚变释放：核内部高能态转变为稳定态的过程中，同样会释放出巨大的能量，其中包括可见光、热能等。
核聚变能作为一种清洁而丰富的能源形式，被认为是解决能源危机和减少环境污染的可能途径之一。
但目前实现核聚变仍然面临着技术上的挑战，需要克服等离子体稳定性、高温高压环境的保持以及反应产物的控制等问题。
核物理学中的核反应与核裂变
核物理学中的核反应与核裂变核物理学是一门研究原子核和核反应的学科。
核反应是指两个或多个原子核在碰撞时发生的相互作用，进而形成新的原子核和大量能量的过程。
核反应具有非常重要的实际应用价值，如核能的利用、核医学、核武器研制等。
本文将从核反应和核裂变两个方面介绍核物理学中的重要概念和理论。
一、核反应核反应可以分为两种类型：核聚变和核裂变。
核聚变是指两个轻原子核融合成一个较重的原子核的过程，例如太阳的能量就是靠核聚变过程来产生的。
而核裂变则是重原子核原子核的裂解过程，例如铀-235裂变时会产生大量的能量。
接下来我们重点介绍铀-235的核裂变过程。
核裂变是指原子核被撞击后的裂解过程，通常会产生两个子核和一些中子。
对于铀-235来说，当它与中子发生碰撞时，就会发生核裂变。
铀-235的核裂变产物通常是锗-137，锝-99，和2-4个中子。
因为核裂变过程会放出大量的能量，所以铀-235被称为可裂变核。
这种能量就可以被用作发电或者用于国防目的。
核裂变过程可以表示为以下两个方程式：U-235 + n -> Ba-142 + Kr-91 + 3n + 200MeVU-235 + n -> Ba-141 + Kr-92 + 3n + 210MeV其中MeV是千万电子伏特的缩写，它是一种能量的单位。
一颗爆炸弹可以产生数百万或者数十亿的MeV能量，这样的能量使核武器具有毁灭性的威力。
除了铀-235，还有一些其他的放射性核素也可以通过核裂变产生能量。
例如，钚-239和钚-240也是可裂变核。
这些被认为是更具有潜力的裂变原料，因为它们比铀-235产生的中子更多，并且可以更容易地维持链式反应的过程。
二、核裂变的应用核裂变是非常重要的因为它为我们提供了一种可再生的能源来源，即核能。
核能是通过裂变反应的强烈释放产生的。
核能是一种干净，节约的能源，而且核能发电的成本比传统能源低得多。
同时，核能发电也是对环境友好的，因为核能的发电并不会产生像传统动力发电那样的大量的二氧化碳和其他有毒气体。
高考物理核反应核能裂变
【本讲教育信息】一. 教学内容：高三新课：第四节 核反应、核能 第五节 裂变二. 知识要点：（一）核反应、核能 1. 核反应原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应。
2. 原子核的人工转变（1）原子核的人工转变：用人工的方法使原子核发生变化的过程称为原子核的人工转变。
（2）质子的发现：用α粒子轰击氮，获得氧和质子，核反应方程为H O He N 1117842147+→+ 3. 中子的发现（1）查德威克用α粒子轰击铍，得到中子射线，核反应方程为：n C He Be 101264294+→+ （2）中子：质量跟质子几乎相等的不带电的中性粒子。
4. 核能：由于核子间有强大的核力，核子结合成核（或核分解成核子）时，要放出（吸收）巨大的能量，称为核能（结合能）。
5. 质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损。
6. 质能方程 （1）爱因斯坦质能方程2mc E =注意：一定质量m 总是跟一定的能量2mc 相对应，m 增大，E 也增大，m 减小，E 也减小。
（2）核能的计算：先求出质量亏损，再由质能方程2mc E ∆=∆计算出对应放出（或吸收）的能。
（二）裂变、聚变1. 裂变：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变。
2. 核子的平均质量：原子核的质量除以核子数即为核子的平均质量。
3. 铀核的裂变：铀核俘获一个中子后分裂为两个中等质量的核的反应过程称为核裂变。
核裂变伴随释放大量的核能。
（1）链式反应：铀核裂变时放出几个中子，再引起其它铀核裂变而使裂变反应不断进行称为链式反应。
（2）临界体积：能发生链式反应的最小铀块体积。
（3）注意：为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用纯铀235，且体积大于临界体积。
4. 核电站：利用核能发电，其核心是核反应堆。
核反应堆包括： （1）核燃料：浓缩铀制成的铀棒。
（2）减速剂：使快中子变为慢中子，易被铀235俘获引起裂变。
（3）控制棒：用来吸收中子，以控制裂变的速度。
核反应与核能利用核聚变与核裂变的应用
核反应与核能利用核聚变与核裂变的应用核反应是指原子核发生变化的过程，而核能利用则是指在核反应中释放出的能量被有效地利用的过程。
核聚变和核裂变是两种常见的核反应方式，它们在能源领域有着重要的应用。
一、核聚变核聚变是指两个较轻的原子核融合在一起形成一个较重的原子核的过程。
核聚变在太阳等恒星内部是常见的一种能源来源，通过模仿太阳中的聚变反应，人类试图在地球上实现可控的聚变反应，从而获取清洁、高效的能源。
1.聚变反应的过程核聚变的典型反应是氘氚反应，其中氘和氚是氢的同位素。
当氘和氚相互碰撞时，它们会发生聚变反应，形成一个氦核和一个高能量的中子。
这个反应释放出大量的能量，被称为聚变能。
2.核聚变的挑战虽然核聚变具有巨大的潜力，但目前仍面临着许多挑战。
其中最主要的问题是如何实现可控的聚变反应，并且使得能量输出超过能量输入，从而实现净能增益。
此外，聚变反应需要高温和高压环境，对材料和设备的要求也很高。
3.实现核聚变的努力为了实现核聚变，各国纷纷投入了大量的研究和开发。
国际热核聚变实验堆（ITER）是当前最大的聚变实验项目，旨在验证聚变反应的可行性。
此外，还有其他类似的项目在进行中，如中国的“东方超环”等。
二、核裂变核裂变是指一个重原子核分裂成两个或更多轻原子核的过程。
核裂变是目前商业化利用的主要核能发电方式之一。
通过核裂变反应，可以释放出大量的能量，用于产生电力。
1.裂变反应的过程最常见的核裂变反应是铀-235的裂变。
当铀-235核吸收中子时，会变得不稳定，进而裂变成两个轻核，同时释放出大量的能量和额外的中子。
这些中子可以继续引发其他铀-235核的裂变，形成连锁反应。
2.核裂变的应用核裂变广泛用于核能发电。
核电站中的核裂变反应产生的热量被用来产生蒸汽，驱动涡轮发电机转动，从而产生电能。
核裂变发电具有高能量密度、低碳排放和长期稳定的特点，被认为是一种可靠的清洁能源。
3.核裂变的挑战尽管核裂变发电有许多优点，但也存在一些问题。
核反应、核能与裂变、聚变
核聚变的利用——可控热核反应
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
核聚变的利用——可控热核反应
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； ３、反应装置中的气体密度 要很低 ，相当于常温常压下 气体密度的几万分之一；
质量亏损
中子 （mn）
〓
质子 （mp）
氘核 （m）
质能方程
物体的能量和质量之间存在着某种联系： 物体的能量和 质量之间存在密切 的联系，他们的关 系是：
E mc2
核子在结合成 原子核时出现质量 亏损，要放出能量， 2 大小为： E mc
质 能 方 程
爱因斯坦
裂变
吸收能量 核 反 应 放出能量
在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿 色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的 动物全部死亡．
“原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十 分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩， 有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争 辉．我是死神，我是世界的毁灭者．”
原子弹
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的蘑菇状云 团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英 里多．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%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人， 占全市37% ．
因此只要有了氘核和适当的装置，运用三个氘 核便可以得到大约21.6MeV的能量：
2 1 2 3 H 1 H 1 H 1 1H
2 1 3 1 H 1 H 4 He 2 0 n
重核的裂变 课件
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
核反应堆示意图
热交换器 核电站原理示意图
核电站工作流程示意图 第一回路
第二回路
核电站工作的流程：第一回路中水被泵压入 反应堆，通过堆芯时利用反应放出的热水来增 加水的内能，水的温度升高。后来，第一回路 的水进入热交换器，把热量传给第二回路的水， 然后又被泵圧回到反应堆里。
D E
F
O
Fe
CB
A Z
2、裂变和聚变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，
释放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质 量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变。
〓
聚变
〓
裂变
两种铀矿石（放大10000倍）
3、铀核的裂变| 1939年12月，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。铀核裂变的产物是多种多样 的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时 放出三个中子，其核反应方程是：
在热交换器里，第二回路的水被加热生成高 温高压蒸汽，驱动汽轮机运转。
5、临界质量
使裂变物资能够发生链式反应的最小体积 叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质 量。
二、核电站
解决能源危机根本途径——核能可开发的核 裂变燃料资源可使用上千年。核聚变资源可 使用几亿年。
链式反应的应用——核电站慢中子反应堆。 核反应堆的装置首次通过可控制的链式反 应实现了核能的释放。
水泥防护层
原子核的组成
一、核裂变
1、核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应。
原 子 核
电子
研究表明：原子核的质量虽然随着原子 序数的增大而增大，但是二者之间并不成正 比关系，其核子的平均质量与原子序数有如 图的关系：
核物理中的核反应和裂变
核物理中的核反应和裂变核物理是研究原子核和核反应的科学分支。
核反应是指原子核发生变化的过程，涉及核粒子的转化和释放能量。
裂变是一种特殊的核反应，指的是重原子核分裂为两个或多个较轻的核片段的过程。
本文将就核物理中的核反应和裂变进行探讨。
一、核反应的基本概念与分类核反应是指在原子核之间发生的过程，包括核粒子的转化和能量的释放。
根据核粒子转化的不同，核反应可分为两类：放射性衰变和核聚变。
放射性衰变是自发性的核反应，指的是一个不稳定核自发地转变为一个或多个稳定或更稳定的核的过程。
放射性衰变常见的类型有α衰变、β衰变和γ射线的放射。
核聚变是两个或多个原子核相互作用，形成一个更大的原子核的过程。
核聚变常见的类型是氢弹中的聚变反应，将氘和氚核融合形成一个氦核，释放出巨大的能量。
二、核裂变的原理与应用核裂变是指重原子核在某些条件下分裂成两个或多个较轻的核片段的过程，伴随着中子的释放。
核裂变的过程中会释放出大量的能量，这也是核能的重要来源之一。
核裂变的原理是通过中子轰击重原子核，使其不稳定并发生裂变。
裂变的原子核通过裂变产生的自由中子，又能继续引发其他的裂变反应，形成“链式反应”。
这种链式反应可以在核反应堆中控制和利用，产生核能，用于发电或其他应用。
核裂变的应用非常广泛。
除了核能发电，核武器中也利用了核裂变的原理。
此外，核裂变还可以用于放射性同位素的生产、多元素合成和科学研究等方面。
三、核反应与核裂变的安全与风险核反应和裂变具有很高的能量释放，也有一定的安全风险。
核能的开发和利用需要遵循严格的安全措施，防止核反应的失控和事故的发生。
核反应堆的设计和运行需要考虑到受控的核反应过程和高度稳定的连锁反应。
对于核武器的开发和控制，也需要国际社会的共同努力，制定严格的条约和协议，防止核武器的扩散和非法使用。
此外，核反应和裂变会产生放射性废料，对环境和人类健康造成一定的威胁。
因此，在核反应和裂变的过程中，需要做好辐射防护和废料处理工作，确保人类和环境的安全。
原子核裂变与核能反应
原子核裂变与核能反应原子核裂变与核能反应是一种重要的物理现象，也是核能利用的基础。
本文将详细介绍原子核裂变和核能反应的概念、历史、应用以及环境影响等方面的内容。
一、概念和历史原子核裂变是指重核分裂成两个中等质量的核片段的过程。
在裂变过程中，释放出大量的能量，这就是核能反应。
核能反应早在二十世纪初就被科学家提出并引起了广泛的研究兴趣。
1938年，德国科学家奥托·汉恩首次观察到铀元素的裂变现象，这一发现标志着人类正式进入核能时代。
二、核能反应的类型核能反应可以分为裂变反应和聚变反应两种类型。
裂变反应是重核裂变成两个质量接近的核片段的过程，同时释放出巨大的能量。
聚变反应则是两个轻核聚合成一个较重的核的过程，同样伴随着能量的释放。
裂变反应是目前工业上广泛应用的一种核能反应形式。
三、核能反应的应用1. 电力发电：核能反应可以用于核电站发电。
核电分为核裂变发电和核聚变发电两种方式，其中核裂变发电是目前主要的一种形式。
通过核反应产生的热量转化为蒸汽，驱动涡轮发电机转动，进而产生电能。
2. 医疗应用：核能反应在医学领域也有广泛的应用。
例如，放射性同位素在肿瘤治疗中的应用，核医学中的放射性示踪技术等，这些都是核能反应在医学领域的重要应用。
3. 工业应用：核能反应可以用于工业材料的放射性检测和杀菌处理等方面。
利用核能反应产生的射线对材料进行检测，可以有效地发现材料中的缺陷和污染。
同时，核辐照也可以用于食品和药品的杀菌处理，有效地延长其保质期。
四、环境影响和安全问题尽管核能反应带来了许多便利和高效的应用，但也需要高度警惕其环境影响和安全问题。
核能反应涉及到放射性材料的使用和储存，若处理不当可能会对环境和人类健康产生严重的威胁。
核能安全问题需要严格的管理和控制，以确保反应过程中不会出现事故和泄漏。
在核能发展的过程中，应该加强对核废料的处理和储存，推动核能发展与环境保护的平衡。
加强核能安全管理，确保核电站的安全运行，是实现可持续发展的重要举措。
重核裂变文档
重核裂变什么是重核裂变重核裂变是一种核反应过程，其中重核原子核被撞击或吸收粒子，然后分裂为两个或更多轻核。
重核裂变是一种高能量释放的过程，常用于核电站的核能发电。
在重核裂变中，通常使用的重核是铀-235和钚-239。
这些重核经过中子撞击后会发生不稳定的裂变，释放出大量的能量和额外的中子。
这些中子可以继续引发其他核裂变，形成所谓的连锁反应。
重核裂变的过程重核裂变一般可以分为以下几个步骤：1.中子吸收和裂变: 当一个中子与重核原子核碰撞时，它会被吸收，使得原子核发生裂变。
裂变会释放出大量的能量和2-3个额外的中子。
2.连锁反应: 释放的额外中子可以继续引发其他重核原子核的裂变。
这将形成一个连锁反应的过程，持续释放大量的能量。
3.热量转化: 释放的能量以热量的形式传递给周围的物质，例如冷却剂或蒸汽。
这种热量转化被用来产生蒸汽，驱动发电机发电。
重核裂变的应用重核裂变是一项重要的技术，广泛应用于核能发电。
核电站利用重核裂变过程来产生热量，然后将其转化为电能。
核能发电具有许多优点，例如可再生性和低碳排放量，但也存在安全性和废物处理的挑战。
除了能源生产，重核裂变还被用于其他一些应用，如核武器和放射性同位素生产。
核武器利用裂变过程来释放大量的能量，造成巨大的破坏。
而放射性同位素生产则用于医学、工业和科学研究等领域。
重核裂变的利与弊重核裂变具有以下几个优点：•高能量密度: 重核裂变释放的能量密度非常高，使其成为一种可靠的能源来源。
•低碳排放: 重核裂变不会产生大量的二氧化碳，对环境的影响相对较小。
•燃料储备: 重核裂变使用的燃料如铀和钚等相对丰富，能够满足长期的能源需求。
然而，重核裂变也存在一些问题：•核废料: 重核裂变会产生放射性废料，处理和储存这些废料是一个长期而复杂的问题。
•核安全: 重核裂变涉及放射性材料和核反应，安全措施的重要性不可忽视。
•核扩散: 重核裂变技术可能被滥用用于核武器开发，核扩散的风险需要得到严格控制。
原子核与核能核反应和核裂变的原理
原子核与核能核反应和核裂变的原理原子核与核能：核反应和核裂变的原理核能是一种非常重要的能源形式，它来源于原子核内的能量。
核反应和核裂变是产生核能的两个主要过程。
在本文中，我们将探讨原子核的结构、核反应和核裂变的原理，以及这些过程在能源领域的应用。
一、原子核的结构原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子无电荷。
质子和中子被称为核子。
原子核的直径约为10^-15米，相对于整个原子来说非常小。
质子和中子的质量几乎相等，通常用质子质量单位（u）来表示。
一个质子或中子的质量大约为1u。
质子和中子的质量由原子核中的质量数（A）决定。
原子核的质量数等于质子数（Z）和中子数（N）之和，即A=Z+N。
在原子核内，质子之间存在着相互的排斥力。
然而，质子和中子之间存在着一种称为核子之间的强核力，它能够克服电荷排斥力，将质子和中子牢固地绑在一起。
二、核反应的原理核反应是指原子核之间的相互作用，导致核子的转变。
核反应的过程中，发生了质子数和中子数的变化，同时释放出能量。
核子的转变可能是由于质子之间的相互作用，也可能是由于中子之间的相互作用。
核反应可以以不同的形式发生，如聚变和裂变。
1. 聚变（核融合）聚变是将两个轻核聚合成一个更重的核的过程。
在聚变过程中，质子数和中子数减少。
聚变通常需要极高的温度和压力，这在太阳的核心以及恒星中会发生。
聚变是一种高效的能源来源，因为它释放出的能量巨大。
然而，目前实现可控的聚变仍然面临很大的挑战。
2. 裂变（核分裂）裂变是将一个重核分裂成两个较轻的核的过程。
在裂变过程中，质子数和中子数增加。
裂变通常发生在重核（如铀-235）中，当它被中子撞击时会发生。
在裂变过程中，大量的能量被释放出来，同时还释放出了一些中子。
这些中子可以继续引发其他核反应，形成连锁反应，释放更多的能量。
三、核裂变的原理核裂变是指重核被撞击后裂变成两个较轻的核的过程。
核裂变产生的能量主要来自原子核的结合能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、核反应： 某种元素的原子核变为另一种元素 的原子核的过程。 1、分类： 衰变、人工核转变、裂变等 2、核反应遵循的基本规律： 质量数和电荷数都守恒 例1、质子和中子的发现方程。 3、核反应的能量来源分析： 爱因斯坦的相对论指出,物体的能量 荷质量之间存在着密切的联系.
二、质能方程
1、质量亏损：组成核的核子总质量和 原子核的质量之差Δm 2 如:经过精确计算表明,氘核（1 H ）的质量比 0 1 中子（1 n）和质子（ 1 H）的质量之和要小一些。 2、质能方程： E＝m c2 ΔE＝ Δm c2 3、证明：1 u = 931.5 MeV 4.核子在结合成原子核时，质量有亏损， 要放出能量。 反之，原子核分解成核子时要吸收能量。
D. 该方程既适用于微观粒子,也适合宏观物体
例4、 两个中子和两个质子可以结合成一个氦
核, 已知中子的质量是1.008665u, 质子的质量是 1.007276u, 氦核的质量是4.0026u, 求此核反应的 质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克, c=3×108米／秒)
解：△m＝0.029282u △E＝ △mc2=931.5 × 0.029282= 27.3MeV
其中p为质子，α为α粒子，e+ 为正电子，ν为一种 中微子。已知质子的质量为mp =1.672648×10 -27kg， α 粒子的质量为mα=6.644929×10 -27kg，正电子的质量为 me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计。真空中 的光速c=3×108 m/s。试计算该系列核反应完成后释放 的能量。
γ光子, 由此可见
(
B C)
A.氘核的质量等于质子和中子的质量之和
B.氘核的质量小于质子和中子的质量之和
C.核子结合成原子核时会释放核能
D.原子核分解成核子时会释放核能
例3、关于质能方程E=mc2,下述错误的是
（ B ） A. 质能方程是爱因斯坦最先得出的 B. 该方程表明物体的质量和能量可以相互转化 C. 该方程表明物体的能量跟它的质量成正比
0 0 ＋1 －1 光子,反应方程式为_______________,若正负
e e＝2
电子质量都为m,普朗克常数为h,则所产生的光
mC 2 子频率为___________。 h
235 92
3 n U + n→ Ba+ Kr + ____ 200.6MeV
1 0 141 56
1 0
（2）链式反应： 铀核裂变时放出几个中子，再引起其他铀核裂 变而使裂变反应不断进行下去称为链式反应。 链式反应的示意图：
(3)重核裂变的应用
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水，用于减 减速剂： 小中子的速度 控制棒：镉，用于 吸收中子，控制 核反应的快慢。
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2 ＝ 4.37 ×10－12J＝27.3MeV
13. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子
，已知铀核的质量为3.853131×10-25 kg，钍核
质量为3.786567×10-25 kg，α粒子的质量为
6.64672×10-27 kg，在这个衰变过程中释放出来
235 92
U 俘获一个慢中子后发生的
裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
92 235.0439 1.0087 93.9154 138.9178 反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量（以
94 + 01 n→ 38 Sr + 139Xe+ 3 1 n 54 0
原子质量单位u为单位）。已知1u 的质量对应的能量为
的能量等于
8.7×10 -13 J（保留两位二位数字）
12. 中子质量为1.0087u，质子质量为 1.0073u，氘核的质量为2.0136u，中子和质子 结合为氘核时释放的能量为 3.7×10 -13 J。
11．裂变反应是目前利用中常用的反应，以原子核
235 92
U
为燃料的反应堆中，当
235 U
me=9.11×10-31kg
将六个方程式相加，得到
4p
2 e +2 +
ΔE= mc2 =(4m p– m 2me )c 2 -
代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
太阳辐射能量主要来自太阳内部的 [ D ] A. 化学反应 B. 放射性衰变 C. 裂变反应 D. 热核反应 11、正、负电子相遇时湮灭,同时产生一对
三 、原子核反应的类型： 1、两类基本的核反应 重核俘获一个中子后分裂为几个中等 重核 质量的核的反应过程. 在裂变的同时 裂变 要放出几个中子和大量的核能。 轻核 某些轻核结合成质量较大的核的 聚变 核反应过程，同时放出大量的核能。
2、重核裂变
-----以铀核的裂变为例
92 36
（1）一种典型的铀核裂变
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
235 92
U n
1 0
138 56
Ba Kr ( 3 n )
95 36
3 2
4 2
1 0
2 1
H H n ( He )
2 1 1 0
226 88 14 6
Ra
0 1
222 86
Rn ( He )
14 7C e( N )来自9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是 ________________MeV。 1.8 ×102
解：Δm=0.1933u Δ E=931.5×0.1933=1.8 ×102 MeV
16.（12分）如下一系列核反应是在恒星内部发生的，
p 12C 13N 6 7 13 13 7 N 6 C e 13 14 p 6 C 7 N 14 15 p 7 N 8 O 15 15 8 O 7 N e p 15N 12C 7 6
p 12C 13N 6 7 13 13 7 N 6 C e 13 14 p 6 C 7 N 14 15 p 7 N 8 O 15 15 8 O 7 N e p 15N 12C 7 6
解：
m =6.644929×10 -27kg
m p =1.672648×10 -27kg
原子弹： 不可控的核反应
原子弹爆炸时的蘑菇云 “小男孩”（前）和“胖
例1、由核子结合成原子核时 ( A C )
A. 核的质量总是小于组成它的核子的质量和 B. 原子核的质量应该等于组成它的核子的质量和 C. 核子结合成原子核时要放出能量 D. 核子结合成原子核时要吸收能量。
例2、 一个质子和一个中子结合氘核时,产生