高中物理19.6核裂变课件新人教版(1)选修3-5

典例精析 (多选)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 235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响
【解析】 铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各 种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的 分裂成多块，并放出几个中子．铀 235 受中子的轰击时，裂变的概率 大，而轴 238 只有俘获能量在 1 MeV 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．综上 所述，选项 B、C 正确． 【答案】 BC
二、核电站 1．核电站：是利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由 以下几部分组成： (1)燃料：铀棒； (2)慢化剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或 普通水作慢化剂； (3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数 目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的特性，就可 以容易地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．
4．铀的同位素中铀 235 最易发生链式反应： 在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀 238,0.7%的是铀 235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的情况 不同． (1)铀 235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的 中子发生裂变的概率大． (2)铀 238：只有俘获能量大于 1 MeV 的中子才能发生裂变，且裂 变的几率小．能量低于 1 MeV 的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起 裂变．因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀 235.
2．链式反应的条件： (1)铀块的体积大于临界体积． (2)铀块的质量大于临界质量． 以上两个条件满足一个即可． 3．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 核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 标准煤完全燃烧 时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温．
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． 4．核污染的处理：为避免核射线对人体的伤害和放射性物质对水 源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚 的水泥层，用来屏障裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的放 射性，需要装入特制的容器深埋地下．
【方法归纳】 要正确判断该类问题，需把握以下两点： (1)发生链式反应的条件． (2)重核裂变释放核能的原因是：重核核子的平均质量大于中等核 粒子的平均质量，即反应中发生质量亏损．
跟踪练习 1．关于重核的裂变，以下说法正确的是( ) A．核裂变释放的能量等于它浮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பைடு நூலகம்C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子 数要减小 D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
1 新情境· 激趣引航 原子弹是根据原子核裂变链式反应的原理而制成的炸弹．以纯铀 235 或纯钚 239 做核燃料(或称炸药)，将它们做成半球形的两块，每一 块的体积小于临界体积，因此单块存在不能引起核裂变的链式反应， 但当两块合成一块时，将大于临界体积，链式反应将开始，并非常激 烈地进行．将这两块半球形的核燃料，分开安装在炸弹中，其中一块 被固定，另一块后面装上普通炸药和引爆装置，当引爆装置引起普通 炸弹爆炸时，就把两块炸药迅速压在一起，成为一个整块，这时核裂 变开始并发生激烈的链式反应，大量能量在极短的时间内放出，因而 形成剧烈爆炸，这就是原子弹爆炸的原理．
问题探索 ◆想一想 问题 1 核反应堆中的控制棒是由什么制成的？控制棒起什么作 用？
提示： 控制棒由镉棒制成，镉吸收中子的能力很强，在铀棒之间插进一 些镉棒，可以控制链式反应的速度．
问题 2 在利用重核裂变制成的原子弹中，需不需要用镉制成的 控制棒，为什么？
提示： 镉有吸收中子的特性，吸收减少中子的数目，可以控制能量释放 的速度，而原子弹需要在极短的时间内释放大量核能，发生猛烈爆炸， 不需要控制速度，故不需要镉棒.
2 新知识· 预习探索 学习目标 1.知道什么是核裂变． 2.知道链式反应，并能计算核裂变释放的核能． 3.了解核反应堆的工作原理．
新知预习 一、重核裂变 1．裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核， 释放出核能的反应． 2．铀核裂变：用中子轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物 是多样的，其中最典型的反应是生成钡和氪，同时放出三个中子，核 反应方程式为： 235 1 144 89 1 U ＋ n → Ba ＋ Kr ＋ 3 92 0 56 36 0n.
3．链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中 子又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代进行下去 的过程，叫做裂变的链式反应． 4．临界体积和临界质量：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． 5．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于或等于临界体 积，或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量．
3 新课堂· 互动探究 知识点一 对重核裂变和链式反应的分析 重点聚焦 1．铀核的裂变和裂变方程： (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几块，同时放出 2 或 3 个中子，这 些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放 出越来越多的核能． (3)常见的裂变方程： 139 95 1 ①23592U＋1 n ―→ 54Xe ＋ Sr ＋ 2 0 38 0n 141 92 1 ②23592U＋1 n ―→ 56Ba ＋ Kr ＋ 3 0 36 0n