核裂变 PPT
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高二物理《核裂变》课件
探究问题三：核反应堆中各组成 部分在和反应中起什么作用？核 能发电的优点、缺点各是什么？
核电站的核心是核反应堆，其简化示意图如下：
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 慢化剂
3．核电站与火电站相比 (1)优点
①核电站消耗的燃料很少． ②作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量 很大． ③火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放 出的污染物要少得多．
探究问题二：
Δm=0.2153u E=200.55Mev
1kg铀235全部裂变时放出的能量 就相当于2800t标准煤完全燃烧时释 放的化学能
原子弹
原子弹是利用重核裂变的链式反 应制成的，在极短时间内能够释放 大量核能，发生猛烈爆炸
1945年7月16日，第一颗原子弹在 新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其 爆炸威力相当于1.8万吨TNT炸药
收聚式（内爆式)结构
内爆式结构原子弹则是利用突然增加压力， 从而增加密度的方法达到超临界。
在内爆式结构中，将高爆速的烈性炸药制成 球形装置，将小于临界质量的核装料制成小球， 置于炸药中。通过电雷管同步点火，使炸药各 点同时起爆，产生强大的向心聚焦压缩波(又 称内爆波)，使外围的核装药同时向中心合拢， 使其密度大大增加，也就是使其大大超临界。 再利用一个可控的中子源，等到压缩波效应最 大时，才把它“点燃”。这样就实现了自持链式 反应，导致极猛烈的爆炸。
全球目前共有可运营核电机组439台，其中 美国作为最大的核电发展国家，拥有99台核电 机组，发电量占其电力来源的19.5%，而排名 第二的法国拥有58台机组，核电占比达到 76.9%，是全球对核电依赖最大的国家。相比 之下，尽管中国核电装机容量已达世界第四， 但2015年核电占国内电力来源比例仅有3%， 75%的电力仍然依赖于燃煤火电。不过如果根 据远期规划数量和装机容量来看，雄心勃勃的 中国目标直指世界第一核电国家，全部完工后 的装机容量总和将是美国的两倍。
核裂变课件PPT
核裂变能源的优缺点
核裂变能源的优点
高效能源来源
核裂变能是一种高效的能源来源，其 产生的能量远大于传统的化石燃料。
减少温室气体排放
相比于燃烧化石燃料，核裂变能减少 了二氧化碳等温室气体的排放，有助 于减缓全球气候变化。
可替代传统能源
核裂变能可以作为传统能源的替代品 ，特别是在化石燃料资源日益枯竭的 背景下。
提供稳定能源供应
核裂变能发电站运行稳定，不受天气 、季节等因素影响，可以提供稳定的 能源供应。
核裂变能源的缺点
放射性废料处理
潜在的核安全问题
核裂变会产生放射性废料，处理和存储这 些废料需要特别的技术和设施，存在一定 的安全和环境风险。
核裂变能发电站存在潜在的核安全问题， 如核事故、核泄漏等，可能对环境和人类 健康造成严重危害。
国际合作与政策问题
核裂变能的国际合作和政策问题也是当前关注的焦点，需要加强国 际合作和政策协调，推动核裂变能的可持续发展。
CHAPTER 04
核裂变技术的应用
核裂变在能源领域的应用
01
02
03
核能发电
核裂变产生的能量可以用 于发电，相比传统的火力 发电更为高效且环保。
核能供热
利用核裂变产生的热量可 以为城市或工业区提供集 中供热，减少对化石燃料 的依赖。
反应堆容器
用于容纳核燃料和冷却剂，维 持反应堆的完整性和密封性。
冷却剂
用于将反应堆产生的热量带走 ，保持反应堆的正常运行温度 。
安全保护系统
用于在紧急情况下快速停堆， 防止事故发生或减轻事故后果 。
核裂变反应堆的工作原理
01
02
03
04
核燃料在反应堆中受到中子轰 击，发生核裂变反应，释放出
核裂变能源的优点
高效能源来源
核裂变能是一种高效的能源来源，其 产生的能量远大于传统的化石燃料。
减少温室气体排放
相比于燃烧化石燃料，核裂变能减少 了二氧化碳等温室气体的排放，有助 于减缓全球气候变化。
可替代传统能源
核裂变能可以作为传统能源的替代品 ，特别是在化石燃料资源日益枯竭的 背景下。
提供稳定能源供应
核裂变能发电站运行稳定，不受天气 、季节等因素影响，可以提供稳定的 能源供应。
核裂变能源的缺点
放射性废料处理
潜在的核安全问题
核裂变会产生放射性废料，处理和存储这 些废料需要特别的技术和设施，存在一定 的安全和环境风险。
核裂变能发电站存在潜在的核安全问题， 如核事故、核泄漏等，可能对环境和人类 健康造成严重危害。
国际合作与政策问题
核裂变能的国际合作和政策问题也是当前关注的焦点，需要加强国 际合作和政策协调，推动核裂变能的可持续发展。
CHAPTER 04
核裂变技术的应用
核裂变在能源领域的应用
01
02
03
核能发电
核裂变产生的能量可以用 于发电，相比传统的火力 发电更为高效且环保。
核能供热
利用核裂变产生的热量可 以为城市或工业区提供集 中供热，减少对化石燃料 的依赖。
反应堆容器
用于容纳核燃料和冷却剂，维 持反应堆的完整性和密封性。
冷却剂
用于将反应堆产生的热量带走 ，保持反应堆的正常运行温度 。
安全保护系统
用于在紧急情况下快速停堆， 防止事故发生或减轻事故后果 。
核裂变反应堆的工作原理
01
02
03
04
核燃料在反应堆中受到中子轰 击，发生核裂变反应，释放出
第5节核裂变(22张ppt)
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
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
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。
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
原子弹
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画： 在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的 光芒。
广岛原子弹爆炸震撼视频片段
广岛红十字医院里，一个严重烧伤 的学生仰面躺在一张草席上。他的五官 几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。 四天后他死了。
原子弹在距地面580米的空中爆 炸，在巨大冲击波的作用下，广岛市 的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中 有7.815万人当日死亡，死伤总人数 达20余万，城市化为一片废墟。这是 人类历史上首次将核武器用于实战， 广岛成为第一座遭受原子弹轰炸的城 市。
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75% 立陶宛 73.1% 比利时 57.7% 保加利亚 47.1%
世界核能发电占全部电量1/4
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3% 亚美尼亚 36.4%
中国核电站分布图
核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用， 并具 有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中主要利用铀235（厬U）或钚239 （厱Pu）等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器，通常称为原子弹；主 要利用重氢（dao H，氘）或超重氢（chuan H，氚）等轻原子核的热核反应原理 制成的热核武器或聚变武器，通常称为氢弹。 1964年10月16日，中国自行研制的第一颗原子弹爆炸成功。根据解密的资料， 为了这颗原子弹的爆炸，中国一共花费了28亿人民币。 1967年6月17日，中国又 成功地进行了首次氢弹试验，打破了超级大国的核垄断、核讹诈政策，为中华人 民共和国作出了巨大贡献。
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
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。
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
原子弹
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画： 在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的 光芒。
广岛原子弹爆炸震撼视频片段
广岛红十字医院里，一个严重烧伤 的学生仰面躺在一张草席上。他的五官 几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。 四天后他死了。
原子弹在距地面580米的空中爆 炸，在巨大冲击波的作用下，广岛市 的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中 有7.815万人当日死亡，死伤总人数 达20余万，城市化为一片废墟。这是 人类历史上首次将核武器用于实战， 广岛成为第一座遭受原子弹轰炸的城 市。
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75% 立陶宛 73.1% 比利时 57.7% 保加利亚 47.1%
世界核能发电占全部电量1/4
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3% 亚美尼亚 36.4%
中国核电站分布图
核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用， 并具 有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中主要利用铀235（厬U）或钚239 （厱Pu）等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器，通常称为原子弹；主 要利用重氢（dao H，氘）或超重氢（chuan H，氚）等轻原子核的热核反应原理 制成的热核武器或聚变武器，通常称为氢弹。 1964年10月16日，中国自行研制的第一颗原子弹爆炸成功。根据解密的资料， 为了这颗原子弹的爆炸，中国一共花费了28亿人民币。 1967年6月17日，中国又 成功地进行了首次氢弹试验，打破了超级大国的核垄断、核讹诈政策，为中华人 民共和国作出了巨大贡献。
【原创】4.2核裂变 课件
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 29328U D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：选 B.铀核受到中子的轰击，会引起裂变， 裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但
裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出 几个中子，29325U 受慢中子的轰击时，裂变的概率大， 而23982U 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引 起裂变，且裂变的概率小，而要引起链式反应，需
(3) 能 量 ： 铀 核 裂 变 成 中 等 质 量 的 原 子 核 ， 发 生质量亏损，所以放出能量．一般说来，平均 每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀全部裂 变放出的能量相当于2000 t优质煤燃烧时释放 的能量．裂变时能产生几万度的高温．
2．重核裂变的条件
(1)重核的裂变只能发生在人为 的核反应中，自然界中不会自发 地产生裂变，而是发生衰变．
Zr 的电荷数 Z＝92－60＋8＝40， 质量数 A＝236－143－3×1＝90.
(2)法一：质量亏损 Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.2174u. 一个铀核裂变释放能量 ΔE＝Δm×931.56 MeV ＝0.2174×931.56 MeV≈202.5 MeV， 1kg 铀核含有的原子核数为
4.2核裂变
知识梳理：
一、重核的裂变 1．核裂变：用中子轰击铀核，发现铀核分裂成 __质__量__相__近___的两部分，并释放出能量．这种核反应 过程叫做__核__裂__变__．___ 2．核能：核裂变__释__放____出的能量称为 ___裂__变__能____，也称__核__能____或_原__子__能__．___
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度 的方法是( ) A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积 C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度， 以改变反应堆中的中子数目 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 解析：选C.控制核反应的速度是靠调节中子数 来实现的，故C选项正确．
解析：选 B.铀核受到中子的轰击，会引起裂变， 裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但
裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出 几个中子，29325U 受慢中子的轰击时，裂变的概率大， 而23982U 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引 起裂变，且裂变的概率小，而要引起链式反应，需
(3) 能 量 ： 铀 核 裂 变 成 中 等 质 量 的 原 子 核 ， 发 生质量亏损，所以放出能量．一般说来，平均 每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀全部裂 变放出的能量相当于2000 t优质煤燃烧时释放 的能量．裂变时能产生几万度的高温．
2．重核裂变的条件
(1)重核的裂变只能发生在人为 的核反应中，自然界中不会自发 地产生裂变，而是发生衰变．
Zr 的电荷数 Z＝92－60＋8＝40， 质量数 A＝236－143－3×1＝90.
(2)法一：质量亏损 Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.2174u. 一个铀核裂变释放能量 ΔE＝Δm×931.56 MeV ＝0.2174×931.56 MeV≈202.5 MeV， 1kg 铀核含有的原子核数为
4.2核裂变
知识梳理：
一、重核的裂变 1．核裂变：用中子轰击铀核，发现铀核分裂成 __质__量__相__近___的两部分，并释放出能量．这种核反应 过程叫做__核__裂__变__．___ 2．核能：核裂变__释__放____出的能量称为 ___裂__变__能____，也称__核__能____或_原__子__能__．___
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度 的方法是( ) A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积 C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度， 以改变反应堆中的中子数目 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 解析：选C.控制核反应的速度是靠调节中子数 来实现的，故C选项正确．
裂变及其应用ppt课件
12
3．核反应举例 21H＋13H―→ 42He ＋10n＋17.6 MeV. 4．特点
在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变能释放
的能量 更多．
热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能
量，靠自身就可以使反应进行下去． 5．普遍性 热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳以及许多恒星
内部，都要不断地进行着聚变反应．
15
三、核能的利用与社会发展 1．优势 (1)核燃料提供的能量巨大． (2)核燃料的储量丰富． (3)核燃料的运输和储存方便． (4)清洁卫生，对环境的污染小． 2．核安全性 为了防止放射性物质的泄漏，核电站设置了4道安全屏障．
16
3．核废料处理 (1)后处理技术． (2)沥青固化或水泥固化贮存地下库． (3)玻璃固化，埋藏深层废料库.
防护层 金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生聚变和受控热核反应
11
一、轻核聚变 1．定义 使平均结合能小的轻核 聚合成一个 较重 的原子核．又称热 核反应． 2．条件 利用几千万开 以上的高温，形成物质的第四态—等离子态 ， 原子核获得足够大的动能，通过碰撞使一部分核接近到足以发 生聚变的 距离．
5.2 裂变及其应用
1
一 、铀核的裂变
1.定义
使重核分裂成_中__等__质___量__的原子核的核反应叫重核的裂
变。 2．核反应类型
重核的裂变只发生在人___为__控__制___的核反应中，自然界不会
自发的产生。 3．一种典型的铀核裂变
3 n 23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋___10__。
作为核燃料，释放核能．
2．慢化剂
铀 235 具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特
点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速
3．核反应举例 21H＋13H―→ 42He ＋10n＋17.6 MeV. 4．特点
在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变能释放
的能量 更多．
热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能
量，靠自身就可以使反应进行下去． 5．普遍性 热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳以及许多恒星
内部，都要不断地进行着聚变反应．
15
三、核能的利用与社会发展 1．优势 (1)核燃料提供的能量巨大． (2)核燃料的储量丰富． (3)核燃料的运输和储存方便． (4)清洁卫生，对环境的污染小． 2．核安全性 为了防止放射性物质的泄漏，核电站设置了4道安全屏障．
16
3．核废料处理 (1)后处理技术． (2)沥青固化或水泥固化贮存地下库． (3)玻璃固化，埋藏深层废料库.
防护层 金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生聚变和受控热核反应
11
一、轻核聚变 1．定义 使平均结合能小的轻核 聚合成一个 较重 的原子核．又称热 核反应． 2．条件 利用几千万开 以上的高温，形成物质的第四态—等离子态 ， 原子核获得足够大的动能，通过碰撞使一部分核接近到足以发 生聚变的 距离．
5.2 裂变及其应用
1
一 、铀核的裂变
1.定义
使重核分裂成_中__等__质___量__的原子核的核反应叫重核的裂
变。 2．核反应类型
重核的裂变只发生在人___为__控__制___的核反应中，自然界不会
自发的产生。 3．一种典型的铀核裂变
3 n 23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋___10__。
作为核燃料，释放核能．
2．慢化剂
铀 235 具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特
点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速
核裂变ppt课件
ΔE = Δmc2 = 0.01884 ×931.5MeV
= 17.59MeV
20
计算表明，这个核反应释放的能量是 17.6MeV 。这个量值虽然比一个铀核裂变产生的 能量（201MeV）少，但平均每个核子产生的能量
17.6 = 3.52MeV 2+3
是铀裂变（
201 235 + 1
=
0.852MeV）的约4倍。
2.实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够 经受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家 设想了两种方案：1.磁约束 2.惯性约束
磁约束
带电粒子运动时在均匀磁场中会洛伦兹力的 作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参 加反应的物质。
7
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。
8
（2）发生链式反应的条件：
铀块的质量大于临界质量，或者铀块的 体积大于临界体积。
素的 元 种 35
200 多种 同 位素
爆 炸
发生链式反应
9
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t 优质煤完全燃烧时释放的能量．
控制棒：镉棒，用于吸收中子， 控制核反应的快慢。
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。
16
17
核子平 均质量
D E
合成
F
O
Fe
原子序数
18
一、核聚变
1 、 轻核的聚变
某些轻核能够结合在一起，生成一 个较大的原子核，同时放出大量的核能。 这种核反应叫做聚变。
人教版选修3-5
第十九章 原子核
第六节 核裂变
1
核反应
核裂变与核聚变(共17张PPT)
复习: 1、完成下列的核反应方程式：
U 235
92
10
n
138 56
Ba
95 36
Kr
(
310 n
)
2 1
H
12
H
10
n(
3 2
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
2、核反应遵循的基本规律： 质量数和电荷数都守恒
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.
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
1、轻核聚变的条件：
核子要距 离十分近
加热 高温
几百万度 高温
热核反应
条件、应用
➢使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达 到10-15m的距离。 ➢为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有极大的动 能。 ➢一般的办法是把它们加热到很高的温度。通常需要 几百万度以上的高温。
4、质能方程： ΔE＝Δmc2
一.利用核能的途径
要质量有亏损，是利用核能的先决条件。 核反应前物质的核子数和反应后的核子数相等。
要实现“反应后的质量＜反应前的质量”，如果 我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均 质量比反应后的核子平均质量较大。
1938年，德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼发现用
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“胖子”
三、轻核聚变
某些轻核结合成质量较大的核的核反应过 程，同时放出大量的核能。
例：
3 1
H
U 235
92
10
n
138 56
Ba
95 36
Kr
(
310 n
)
2 1
H
12
H
10
n(
3 2
He
)
226 88
Ra
222 86
Rn (
4 2
He
)
2、核反应遵循的基本规律： 质量数和电荷数都守恒
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.
17.6 = 3.52MeV却是铀裂变（
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
1、轻核聚变的条件：
核子要距 离十分近
加热 高温
几百万度 高温
热核反应
条件、应用
➢使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达 到10-15m的距离。 ➢为了克服巨大的库仑力，需要使原子核有极大的动 能。 ➢一般的办法是把它们加热到很高的温度。通常需要 几百万度以上的高温。
4、质能方程： ΔE＝Δmc2
一.利用核能的途径
要质量有亏损，是利用核能的先决条件。 核反应前物质的核子数和反应后的核子数相等。
要实现“反应后的质量＜反应前的质量”，如果 我们引进“核子平均质量”，则核反应前核子平均 质量比反应后的核子平均质量较大。
1938年，德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼发现用
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“胖子”
三、轻核聚变
某些轻核结合成质量较大的核的核反应过 程，同时放出大量的核能。
例：
3 1
H
19.6核裂变(共31张PPT)
求：（3）已知1吨优质煤完全燃烧时释放的能量为 计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量相当于多少吨优质煤？
【解析】
作业
教科书88页“问题与练习”中的第3题、4题、5题
使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
3.链式反应的条件： ①有足够浓度的铀235。
防止杂质吸 收中子，影 响链式反应
②有足够的慢中子。
③铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。
1.原子弹：足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg则发生爆炸。
第6节 核裂变
1．核裂变 （1）核裂变：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．
（2）核裂变的 过程演示图：
发现：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。
（3）铀核裂变的一种反应方程：
→ U 235
92
+
1 0
n
141 56
控制棒
镉
吸收减速后的中子，控制反应速度
冷却剂
水或液态钠
把反应堆内的热量传输出去，用于发电， 同时也使反应堆冷却
防护层
金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生物体的侵害
（3）核电站工作流程
工作原理： 核燃料裂变释放 能量，使反应区 温度升高
靠水和液态金属钠在反 应堆内外的循环流动， 把产生的热量传输出去
发生裂变反应时，会产生一些有危 险的放射性物质，很厚的水泥防护 层可以防止射线辐射到外面
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
【解析】
作业
教科书88页“问题与练习”中的第3题、4题、5题
使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
3.链式反应的条件： ①有足够浓度的铀235。
防止杂质吸 收中子，影 响链式反应
②有足够的慢中子。
③铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。
1.原子弹：足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg则发生爆炸。
第6节 核裂变
1．核裂变 （1）核裂变：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．
（2）核裂变的 过程演示图：
发现：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。
（3）铀核裂变的一种反应方程：
→ U 235
92
+
1 0
n
141 56
控制棒
镉
吸收减速后的中子，控制反应速度
冷却剂
水或液态钠
把反应堆内的热量传输出去，用于发电， 同时也使反应堆冷却
防护层
金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生物体的侵害
（3）核电站工作流程
工作原理： 核燃料裂变释放 能量，使反应区 温度升高
靠水和液态金属钠在反 应堆内外的循环流动， 把产生的热量传输出去
发生裂变反应时，会产生一些有危 险的放射性物质，很厚的水泥防护 层可以防止射线辐射到外面
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
原子弹核裂变ppt讲解
原子核
第1节 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
2
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
3
核子平均质量
D E
F
O
Fe
平均结合能
F
CB
C B
A Z
E
A
D
O
Fe
z
核子的平均结合能随质量数的变化
4
一.核裂变
1.核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放
出核能的反应叫做核裂变．
5
2、铀核的裂变 （1）发现
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。
12
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
13
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。
14
二、核电站——慢中子反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
15
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒
减速剂： 石墨、重水或普通水， 用于减小中子的速度
10
足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临 界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。
任何有核反应 堆的国家都不难得 到爆炸级的裂变材 料，原子弹的基本 设计又如此简单， 从而为防止核武器 扩散带来了困难。
第1节 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
2
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
3
核子平均质量
D E
F
O
Fe
平均结合能
F
CB
C B
A Z
E
A
D
O
Fe
z
核子的平均结合能随质量数的变化
4
一.核裂变
1.核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放
出核能的反应叫做核裂变．
5
2、铀核的裂变 （1）发现
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。
12
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
13
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。
14
二、核电站——慢中子反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
15
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒
减速剂： 石墨、重水或普通水， 用于减小中子的速度
10
足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临 界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。
任何有核反应 堆的国家都不难得 到爆炸级的裂变材 料，原子弹的基本 设计又如此简单， 从而为防止核武器 扩散带来了困难。
重核裂变与轻核聚变ppt课件
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环境污染与气候变化
传统能源的大量使用导致严重的环境 污染和气候变化问题，迫切需要寻找 清洁、高效的能源解决方案。
重核裂变在能源领域的应用
核裂变反应堆
利用重核裂变反应产生大量热能， 通过热交换器将热能转化为电能，
实现核能发电。
核燃料循环
包括铀矿开采、铀浓缩、燃料元件 制造、反应堆运行和乏燃料处理等 环节，构成完整的核燃料循环体系。
轻核聚变研究
系统研究了轻核聚变的反应条件、 反应过程以及能量输出等，揭示 了轻核聚变在能源领域的巨大潜 力，为可控核聚变技术的发展奠 定了基础。
裂变与聚变比较
对比分析了重核裂变和轻核聚变 的优缺点，探讨了二者在能源利 用、环境保护等方面的差异，为 核能技术的选择提供了参考。
未来展望
深入研究重核裂变与轻核聚变的反应机制
放射性药物研发
重核裂变产生的放射性同 位素可用于研发放射性药 物，这些药物可用于治疗 癌症等疾病。
辐射防护和治疗
重核裂变产生的辐射可用 于辐射防护和治疗，如利 用辐射杀死癌细胞等。
轻核聚变在医学领域的应用
中子源
01
轻核聚变产生的中子可用作中子源，用于中子俘获治疗、中子
活化分析等医学应用。
放射性同位素生产
轻核聚变应用
未来能源解决方案之一。通过模拟太阳内部的聚变反应，实现清洁能源的生产和利 用。如热核聚变反应堆等。
04
重核裂变与轻核聚变在能源领域的应用
能源领域现状
能源需求持续增长
随着全球人口增长和经济发展，能源 需求不断攀升，对传统能源和可再生 能源的需求均呈现上升趋势。
能源转型与技术创新
全球范围内正在经历能源转型，发展 可再生能源和低碳技术，以应对能源 和环境挑战。
核裂变ppt课件
核能发电的优势与挑战
核能发电具有稳定供电、减少温室气体排放等优势，但也存在核安 全、核废料处理等挑战，需要不断加强技术研发和管理。
核武器
核武器的制造与原理
01
核武器利用核裂变产生巨大的能量和破坏力，其制造需要高度
保密和严格控制，以避免被用于战争或恐怖活动。
核武器的影响与后果
02
核武器的使用将造成毁灭性的破坏和人员伤亡，对人类社会和
核裂变的研究和应用对现代社会产生 了深远的影响，包括核能发电、医疗 、军事等领域。
这一发现导致了第二次世界大战期间 原子弹的发明和核能的开发利用。
02
核裂变的过程
核裂变的启动
中子轰击
需要一个中子来启动核裂变过程 。中子撞击重原子核，如铀-235 ，引发裂变。
原子分裂
当一个中子撞击铀-235原子核时 ，它会分裂成两个较轻的原子核 ，同时释放出能量和更多的中子 。
3
核医学与放射性治疗的注意事项
在应用核医学和放射性治疗时，需要严格控制剂 量和安全性，避免对正常组织和器官造成损伤。
04
核裂变的挑战与安全问题
核废料的处理与储存
核废料处理
核裂变过程中产生的废料含有放射性物质，需要妥善处理和储存，以避免对环 境和人类健康造成危害。
长期储存
核废料需要长期储存，管理成本高且存在潜在的安全风险，如储存设施的安全 和维护问题。
核裂变的原理
当一个重原子核受到中子的轰 击时，它会吸收中子并变成一 个更重的原子核。
这个更重的原子核不稳定，它 会分裂成两个或多个较轻的原 子核，同时释放出能量和中子 。
这个过程是链式反应的基础， 可以释放出大量的能量，用于 核能发电和核武器制造等。
核裂变的发现与历史
核能发电具有稳定供电、减少温室气体排放等优势，但也存在核安 全、核废料处理等挑战，需要不断加强技术研发和管理。
核武器
核武器的制造与原理
01
核武器利用核裂变产生巨大的能量和破坏力，其制造需要高度
保密和严格控制，以避免被用于战争或恐怖活动。
核武器的影响与后果
02
核武器的使用将造成毁灭性的破坏和人员伤亡，对人类社会和
核裂变的研究和应用对现代社会产生 了深远的影响，包括核能发电、医疗 、军事等领域。
这一发现导致了第二次世界大战期间 原子弹的发明和核能的开发利用。
02
核裂变的过程
核裂变的启动
中子轰击
需要一个中子来启动核裂变过程 。中子撞击重原子核，如铀-235 ，引发裂变。
原子分裂
当一个中子撞击铀-235原子核时 ，它会分裂成两个较轻的原子核 ，同时释放出能量和更多的中子 。
3
核医学与放射性治疗的注意事项
在应用核医学和放射性治疗时，需要严格控制剂 量和安全性，避免对正常组织和器官造成损伤。
04
核裂变的挑战与安全问题
核废料的处理与储存
核废料处理
核裂变过程中产生的废料含有放射性物质，需要妥善处理和储存，以避免对环 境和人类健康造成危害。
长期储存
核废料需要长期储存，管理成本高且存在潜在的安全风险，如储存设施的安全 和维护问题。
核裂变的原理
当一个重原子核受到中子的轰 击时，它会吸收中子并变成一 个更重的原子核。
这个更重的原子核不稳定，它 会分裂成两个或多个较轻的原 子核，同时释放出能量和中子 。
这个过程是链式反应的基础， 可以释放出大量的能量，用于 核能发电和核武器制造等。
核裂变的发现与历史
裂变和聚变ppt课件
90 136 235 的，如235 U 裂变为 Sr 和 Xe 的核反应，其核反应方程为 92 38 54 92 90 136 1 U＋1 0n―→38Sr＋ 54Xe＋100n，其中各粒子质量分别为
mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 67 u，mSr＝89.907 7 u，
mXe＝135.907 2 u，
＝2.51×106 kg＝2 510 t.
答案 见解析
借题发挥 裂变过程中质量数守恒，电荷数守恒．由爱因斯坦质能方 程得释放的核能Δ E＝Δ mc2.铀的物质的量为235 g/mol，1 mol铀含 6.02×1023个铀核，1 kg铀完全裂变可释放的能量，等于各个铀核所 释放能量的总和．
【变式3】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH ＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
质量亏损为 Δ m＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.150 97 u.
可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减 少的，因此选项A、B、C均错．重核裂变为中等质量的原子核时，由 于平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选 项D正确． 答案 D
核聚变的理解及其核反应方程
解析
根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可
知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其 他形式能的过程， 其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的 能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界 体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核， 则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少
mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 67 u，mSr＝89.907 7 u，
mXe＝135.907 2 u，
＝2.51×106 kg＝2 510 t.
答案 见解析
借题发挥 裂变过程中质量数守恒，电荷数守恒．由爱因斯坦质能方 程得释放的核能Δ E＝Δ mc2.铀的物质的量为235 g/mol，1 mol铀含 6.02×1023个铀核，1 kg铀完全裂变可释放的能量，等于各个铀核所 释放能量的总和．
【变式3】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH ＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
质量亏损为 Δ m＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.150 97 u.
可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减 少的，因此选项A、B、C均错．重核裂变为中等质量的原子核时，由 于平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选 项D正确． 答案 D
核聚变的理解及其核反应方程
解析
根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可
知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其 他形式能的过程， 其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的 能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界 体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核， 则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少
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答案：2.6×1024个 1.015 kg
9.（12分）在所有能源中，核能具有能量密度大、地区
适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能被转
化为电能．核反应堆的工作原理是，利用中子轰击重核
发生裂变反应，释放出大量核能.
（1）核反应方程式 9 2U 2 3 5 1 0n 1 54 6 B 1 9 3a K 2 6 a r是X 反应
•
235 92
U吸收一个慢中子后，分解成
139 54
Xe
和
94 38
Sr
， 并放出
•( )
A.1个α粒子
B.1个氘核
C.3个中子
D.2个中子
【解析】选C.根据核反应中质量数守恒，核电荷数守恒
其反应方程为 9 2U 2 3 5 1 0 n 1 53 X 4故9 9 3 CS 正e 4 8确 3 .1 r 0 n.
（2）有一座发电能力为P=1.00×106 kW的核电站，核能
转化为电能的效率μ=40% ，假定反应堆中发生的裂变反
应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出
的核能ΔE=2.78×10-11 J，核的质量mU=390×10-27 kg，
求每年（1年≈3.15×107
s）消耗的
235 92
U
的质量.
B.为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时
产生的中子
C.若
235 92
U的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能
够发生
D.能否发生链式反应与铀块的质量无关
【解析】选C.使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须 大于临界体积,但铀核的质量无论怎样,只要组成铀块的体 积小于临界体积,则不会产生链式反应,裂变反应中产生的 中子为快中子,这些快中子不能直接引发新的裂变.如果铀 块的质量大,则其体积大,若超过临界体积则发生链式反应, 由此知A、B、D错误,C正确.
v0
在重水中靶核质量MH=2Mn
v1H=M Mnn-M MH Hv0 -13v0
在石墨中
靶核质量MC=12Mn v1C=M Mnn-M MCCv0 -1131v0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好.
1.重核的裂变就是( ) A.重核分裂成核子的核反应 B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应 C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应 D.中等质量的核分裂成质量很小的轻核的核反应 【解析】选C.重核裂变时分裂成两个或两个以上质量相 近的核，故C正确.
项目建设将有效促进低碳发展、清洁发展，为国家实现
2020年单位GDP碳排放下降目标发挥重要促进作用.关于
现在使用的和将要建设的核电站，下列说法正确的
是( )
A.它们都是利用核聚变释放核能
B.它们都是利用核裂变释放核能
C.两者的核燃料都是纯
235 92
U
D.前者是利用核聚变释放核能，后者利用核裂变释放能
减少的,因此C错误；重核裂变为中等质量的原子核时,由 于平均质量减小,发生质量亏损,从而释放出核能.故D正确.
【典例2】在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、
重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与21H核碰撞
减速，在石墨中与
12 6
C
核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹
性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正
5.某核电站每昼夜需消耗220
g
295 92
U
，
如果平均每个铀核
裂变时平均放出200 MeV的能量，且核电站核电转化效率
为25%，则该核电站的电功率为多大？
【解析】一昼夜裂变的铀核数
N=220 ×6.02×1023=5.64×1023 235
共释放核能
E=NΔE
=5.64×1023×200×106×1.6×10-19 J
7.“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站
采用的是轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同
时还可以生产出可供研制核武器的
239 94
Pu ，可由
239 92
U
经过
n次β衰变产生，则n的大小为( )
A.2
B.239
C.145
D.92
【解析】选A.
239 94
P比u
9电2239 荷U 增加2，说明经过2次β
子的质量为m,氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2,真
空中光速为c,则释放的能量E等于( )
A.(M-m1-m2)c2 B.(M+m-m1-m2)c2 C.(M-m1-m2-9m)c2 D.（m1+m2+9m-M)c2
【解析】选C.核反应中质量亏损为M+m-m1-m210m=M-m1-m2-9m,故释放的能量E为(M-m1-m29m)c2，故选C.
=1.8×1013 J
故电功率P=0.2 E 50.2 15.8 1103W
t
2 43600
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
≈5.2×107 W.
一、选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分，每 小题至少一个选项符合题意） 1.在核反应堆中，控制23592U核裂变反应速度的方法是
（） A.使用浓缩铀 B.改变铀块的临界体积 C.通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变反 应堆中的中子数目 D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
【思路点拨】解答本题时应把握以下关键点：
【自主解答】选D.根据重核发生裂变的条件和裂变释放 能量的原理分析可知,裂变时因铀核俘获中子发生核反应, 是核能转化为其他形式能的过程，而并非中子的能量,故 A错误；链式反应是有条件的,即铀块的体积必须大于其 临界体积，如果体积小,中子进入铀块时,裂变中产生的中 子散失到外界,没有足够的中子,则链式反应就不会发生,故 B错误；在裂变反应中质量数守恒，核子数是不会
6.下面是铀核裂变反应中的一个： 9 2U 2 3 1 5 0 n 1 5X 3 46 9 3S e 0 8 1 r 1 0 n 0 已知,92235 U 的质量为 235.043 9 u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为 89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应 中（ ） A.质量亏损为Δm=（235.043 9+1.008 7-89.907 7135.907 2）u B.质量亏损为Δm=(235.043 9+1.008 7-89.907 7135.907 2-10×1.008 7) u
A.核爆炸
B.放射线外泄
C.核燃料外泄
D.慢中子外泄
【解析】选B.核反应堆的核燃料一般是
235 92
U它，具有很
强的放射性，其衰变时放出的射线能对人体造成极大的
伤害，在其外修建很厚的水泥墙就是为了防止放射线外
泄，故B正确.
2.铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素,下列说法
中正确的是（ ）
A.反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关
【解析】（1）由反应方程可知：X为1 0
n,
a为3，释放的能
量为ΔE=（mU-mBa-mKr-2mn）c2.
（2）因电站发电效率为40%，故电站消耗2 3 92
5
U
的功率为
P′= P 21.056×106 kW， 40% 40%
电站每年消耗
2 9
3 2
5
的U 能量W=P′t=2.5×109×3.15×107J=
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
【典例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俘获中子时得到的能量 B.中子进入铀块中时,一定发生链式反应 C.重核裂变释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以 核子数量减小 D.由于重核的核子平均质量大于中等质量的核的核子平 均质量,所以重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏 损,放出核能
碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨
做减速剂，哪种减速效果更好.
【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析:
【标准解答】设中子质量为Mn,靶核质量为M,由动量守 恒定律
Mnv0=Mnv1+Mv2 由能量守恒
1 Mnv02=1 Mnv121 + Mv22
2
2
2
解得v1= Mn Mn
-M M
3.一个
235 92
U
原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变
反应，其裂变方程式为 9 22 3 U 51 0n X 9 3S 4 8 2 r1 0n ， 则下列
叙述正确的是（ ）
A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质
量
数增加
堆中发生的许多核反应中的一种，1 0
n
为中子，X为待求粒
子，a为X的个数，则X为_____，a=_____.
以mU、mBa、mKr分别表示 9223U 5、 1546B 1 、 a9 32 6Kr核的质量，mn、 mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速
度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE是多少？
2.利用重核裂变释放核能时选用
235 92
U
核，主要原因
是（ ）
A.它裂变放出核能比其他重核裂变多
B.它可能分裂成三部分或四部分
C.它能自动裂变，与体积无关
D.它比较容易发生链式反应
【解析】选D.
235 92
U俘获任何能量的中子都会发生裂变反
应，吸收低能量的中子裂变的概率更大，D项正确.
3.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种 装置，它主要由哪四部分组成( ) A.堆芯、中子反射层、防护系统和控制系统 B.堆芯、中子反射层、发热系统和传热系统 C.堆芯、调速剂、碰撞系统和传热系统 D.堆芯、中子源、原子能聚存系统和输送系统 【解析】选A.依据原子反应堆的装置，它主要包括堆芯、 中子反射层、防护系统和控制系统，故A正确.