2022-2023学年粤教版选择性必修第三册 5-5裂变和聚变 课件(14张)
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（2）利用加速器对原子进行加速。
二、核聚变与受控热核反应
核聚变又叫作热核反应
受控热核反应：热核反应所释放的巨大能量不是以爆炸的形式释 放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用。
与核裂变相比，核聚变有很多优点。 第一，轻核聚变产能效率高，也就是说，相同质量的核燃料，
反应中产生的能量比较多。 第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。 第三，轻核聚变更为安全、清洁。
二、核聚变与受控热核反应
【思考问题】要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15m 以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这 种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，原子核要有很大的 动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动能 而发生核聚变呢？
（1）把原子核加热到很高的温度，使原子核具有很大的动能。
变有什么特点？ ①质量数守恒、电荷数守恒；②裂变产物不是唯一的；
③生成物中有多个中子。
铀的两种天然同位素： 铀238和铀235
天然铀｛99.3％ 238U ， 0.7％ 235U｝ 235U俘获各种能量的中子都会发生裂变 238U只有俘获能量大于1MeV的中子才可 能发生裂变，并且几率很小
为了使裂变的链式反应容易发生，最好是选用纯235U
u相当于931.5 MeV的能量。
（1）写出衰变方程。
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能。
练习2：钚的放射性同位素23949
Pu
静止时衰变为铀核激发态
235 92
U
和
α粒子，而铀核激发态
235 92
U立即衰变为铀核
235 92
U
，并放出能量为
0.097
MeV的γ光
子。已知
239 94
Pu
的质量 mPu为239.052
1
u、29325 U
的质量 mU为235.043 9 u和α粒子的质量 mα为4.002 6 u，且l
缺点：①产生核辐射； ②核废料处理困难。
练习1：在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的 质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而 且认为碰撞前碳核都是静止的。 （1）设碰撞前中子的动能是 E0，经过一次 碰撞，中子失去的动能 是多少？ （2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6 E0？
一、核裂变与链式反应
1、核裂变：比铁原子核重的一个重核分裂成两个较轻的核时 ，会释放出能量，这种核反应叫作核裂变。
2、核聚变：比铁原子核轻的两个轻核聚合成一个较重的核 时，也会释放能量，这种核反应叫作核聚变。
【讨论与交流】比结合能小的重核裂变为两个较轻的原子 核，为什么质量会亏损而释放能量？
一、核裂变与链式反应
发生链式反应的条件： 裂变物质（铀块）的体积大于临界体积，裂变物质的
质量（铀块）大于临界质量。
二、核聚变与受控热核反应
情境：一个氘核与一个氚核结合生成一个氦核，同时放出一个 中子。 【思考问题】（1）请写出该反应的核 反应方程。
（2）已知氘核的质量：mD=2.014102u，氚核的质量： mT=3.016050u，氦核的质量：mα=4.002603u，中子的质量： mn=1.008665u，请求出该反应所释放的核能。(1u=931.5MeV)
铀核裂变
235 92
U
1 0
n
8396
Kr
144 56
Ba
301 n
一、核裂变与链式反应
铀核裂变的产物多样
235 92
U
01n
8396
Kr
144 56
Ba
301 n
235 92
U 01 n 9358
Sr
139 54
Xe
201
n
235 92
U 01 n 9451
Nb
13591Sb
201 n
【思考问题】（1）从铀核裂变的核反应方程式中，你发现核裂
第五章 原子与原子核
第五节 裂变和聚变
粤教版 选择性必修第三册
原子核中的质子数又称为原子序数。
【思考问题】下列原子核的质子数和中子数各有多少？
4 2
He
28 14
Si
197 79
Au
U 238
92
较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的 核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等 核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转 化和使用的呢？
三、核能利用
【讨论与交流】核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？ 核燃料：铀棒 控制棒：镉棒
减速剂：石墨、重水，使快中子变成慢中子
冷却剂：铀棒
水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种射线
【思考问题】（1）在核电站工 作过程中，能量是如何转化的？ 核能 热能 机械能 电能
（2）核能发电有哪些优点和缺点 ？优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。
二、核聚变与受控热核反应
核聚变又叫作热核反应
受控热核反应：热核反应所释放的巨大能量不是以爆炸的形式释 放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用。
与核裂变相比，核聚变有很多优点。 第一，轻核聚变产能效率高，也就是说，相同质量的核燃料，
反应中产生的能量比较多。 第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。 第三，轻核聚变更为安全、清洁。
二、核聚变与受控热核反应
【思考问题】要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15m 以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这 种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，原子核要有很大的 动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动能 而发生核聚变呢？
（1）把原子核加热到很高的温度，使原子核具有很大的动能。
变有什么特点？ ①质量数守恒、电荷数守恒；②裂变产物不是唯一的；
③生成物中有多个中子。
铀的两种天然同位素： 铀238和铀235
天然铀｛99.3％ 238U ， 0.7％ 235U｝ 235U俘获各种能量的中子都会发生裂变 238U只有俘获能量大于1MeV的中子才可 能发生裂变，并且几率很小
为了使裂变的链式反应容易发生，最好是选用纯235U
u相当于931.5 MeV的能量。
（1）写出衰变方程。
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能。
练习2：钚的放射性同位素23949
Pu
静止时衰变为铀核激发态
235 92
U
和
α粒子，而铀核激发态
235 92
U立即衰变为铀核
235 92
U
，并放出能量为
0.097
MeV的γ光
子。已知
239 94
Pu
的质量 mPu为239.052
1
u、29325 U
的质量 mU为235.043 9 u和α粒子的质量 mα为4.002 6 u，且l
缺点：①产生核辐射； ②核废料处理困难。
练习1：在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的 质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而 且认为碰撞前碳核都是静止的。 （1）设碰撞前中子的动能是 E0，经过一次 碰撞，中子失去的动能 是多少？ （2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6 E0？
一、核裂变与链式反应
1、核裂变：比铁原子核重的一个重核分裂成两个较轻的核时 ，会释放出能量，这种核反应叫作核裂变。
2、核聚变：比铁原子核轻的两个轻核聚合成一个较重的核 时，也会释放能量，这种核反应叫作核聚变。
【讨论与交流】比结合能小的重核裂变为两个较轻的原子 核，为什么质量会亏损而释放能量？
一、核裂变与链式反应
发生链式反应的条件： 裂变物质（铀块）的体积大于临界体积，裂变物质的
质量（铀块）大于临界质量。
二、核聚变与受控热核反应
情境：一个氘核与一个氚核结合生成一个氦核，同时放出一个 中子。 【思考问题】（1）请写出该反应的核 反应方程。
（2）已知氘核的质量：mD=2.014102u，氚核的质量： mT=3.016050u，氦核的质量：mα=4.002603u，中子的质量： mn=1.008665u，请求出该反应所释放的核能。(1u=931.5MeV)
铀核裂变
235 92
U
1 0
n
8396
Kr
144 56
Ba
301 n
一、核裂变与链式反应
铀核裂变的产物多样
235 92
U
01n
8396
Kr
144 56
Ba
301 n
235 92
U 01 n 9358
Sr
139 54
Xe
201
n
235 92
U 01 n 9451
Nb
13591Sb
201 n
【思考问题】（1）从铀核裂变的核反应方程式中，你发现核裂
第五章 原子与原子核
第五节 裂变和聚变
粤教版 选择性必修第三册
原子核中的质子数又称为原子序数。
【思考问题】下列原子核的质子数和中子数各有多少？
4 2
He
28 14
Si
197 79
Au
U 238
92
较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的 核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等 核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转 化和使用的呢？
三、核能利用
【讨论与交流】核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？ 核燃料：铀棒 控制棒：镉棒
减速剂：石墨、重水，使快中子变成慢中子
冷却剂：铀棒
水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种射线
【思考问题】（1）在核电站工 作过程中，能量是如何转化的？ 核能 热能 机械能 电能
（2）核能发电有哪些优点和缺点 ？优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。