高中物理 19.6核裂变详解

高中物理| 19.6核裂变详解

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。

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：核子的平均质量是：原子核的质量/核子数。

01

裂变

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，释放出核能的反应叫做聚变。

铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或者锑（Sb）和铌（Nb），同时放出2～3个中子。铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形比较少见。

铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是：

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：

裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能为:

在这个反应中释放的能量可以计算如下：

反应中释放的能量：△E= △mc2=141MeV.说明：如果1克铀全部裂变，它放出的能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。

铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他U235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应。

1链式反应

用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应。

由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。

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。

2原子弹

“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高

的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。

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。”

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% 。

3核防护

（１）核爆炸瞬时效应防护。

①利用工事进行掩蔽

②在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。

（２）放射性沾染防护。

①避开在沾染区或高照射量率的地区行动

②及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染

③人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间

④进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留

02

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。

习题演练

1. 下列说法正确的是（）

A．核裂变只能用于制造原子弹，在其他方面没有什么用处

B．目前，核聚变只能用于制造氢弹

C．核裂变既可用于核发电，又可用于制造氢弹

D．核裂变既可用于制造氢弹，又可用于核潜艇

2. 我国宋级核潜艇的动力来自核裂变产生的能量．核裂变的一种可能反应是+→

++kX，下列说法正确的是（）

A．X是质子，k=9

B．X是质子，k=10

C．X是中子，k=9

D．X是中子，k=10

习题解析

1. B

【解析】

A、核裂变还应用在核能发电上，不符合题意；

B、目前，核聚变只能用于制造氢弹，符合题意；

C、核裂变既可用于核发电，又可用于制造原子弹，不符合题意；

D、核裂变既可用于制造原子弹，又可用于核潜艇，不符合题意；

2. D

根据电荷数守恒、质量数守恒得出kx的电荷数和质量数，从而确定X为何种粒子，以及k的值。

【解析】

根据电荷数守恒、质量数守恒知，kX的电荷数为0，质量数为10，知X为中子，k=10．故D正确，A、B、C错误。