重核裂变链式反应ppt课件
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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。
物理人教版选修3-5 第19章 第6节 重核的裂变 课件(29张)
栏 目
地进行下去，释放出越来越多的核能，这就叫链式反应，如下图所示：
链 接
③重核裂变有质量亏损，所以放出能量．
注：铀235裂变需要一定的条件：①要有足
栏 目
链
够浓度的铀235；②要有足够数量的慢中子；③
接
铀块的体积要大于临界体积．
例1 (双选)关于铀核裂变，下述说法正确的 是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂
栏 目
链
时才能发生链式反应，选项B错误．铀核的链式
接
反应可人工控制，铀核的半衰期不会受到环境温
度的影响，选项C正确，选项D错误．
答案：AC
A.105B＋10n→37Li＋24He
B.28328U→29304Th＋42He
栏
C.147N＋24He→178O＋11H
目 链
D.23952U＋10n→15461Ba＋9326Kr＋301n
接
解析：由链式反应特点知：反应过程中由一个中子引 发裂变，放出2～3个中子促成链式反应，故D正确．
答案：D
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 栏
目
反应，大量能量在极短的时间内放出，因而形成剧烈爆 链
射性同位素，同时在核爆炸中产生的巨大数量的中子
与周围和高空中的原子核作用，又会产生很多的放射
性同位素，这些具有放射性的原子大多呈气态，它们
随大气流动到各地大气中或落在地面上形成放射性污
栏 目
链
[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理
![[新版本]《核裂变与核聚变》PPT教学课件-人教版物理](https://img.taocdn.com/s3/m/d4dbec583a3567ec102de2bd960590c69ec3d8c4.png)
(19~21点)、人定(21~23点)。
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性
1）轻核聚变产能效率高
2）地球上聚变燃料的储量丰富
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
新知讲解
二、反应堆与核电站
核反应堆：人工控制链式反应的装置
吸收中子、控制反应速率
(浓缩铀) 核燃料
慢中子 (石墨、轻水、重水)
新知讲解
核能发电的基本原理
新知讲解
BC 1、(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析：用中子轰击
235 92
U
和
239 94
Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀
方法: ①用加速器加速原子核 ②原子核加热到很高的温度108～109K
新知讲解
大阳是一个巨大的热 核反应堆
弹体
小 普通炸药 型
铀 235
原 子
外壳
弹
氘、氚、重
氢化钾等
引爆装置
氢弹结构示意图
释放核能
新知讲解
1、受控核聚 变
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性
1）轻核聚变产能效率高
2）地球上聚变燃料的储量丰富
明实确际： 上“是中对流“”谁，主江沉解水浮中析”间的。巧：三妙句回铀大答意。棒是是：“还核记得燃吗？料当,年裂我们变一时同到可江心放游泳出，尽能管风量浪,巨故大，A连正行船确也很;镉困难棒，但吸我们收这中些人子以同的汹涌能的急力流拼很搏强为快,乐作。”用这里是以设调问句结尾，
重核的裂变 课件
(2)对铀235裂变的解释： 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，使得核由于 质子间的斥力作用而不能恢复原 状，这样就分裂成几块，同时放 出2～3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，这就叫链式反应，如 右图所示： ③重核裂变有质量亏损，所以放出能量． 注：铀235裂变需要一定的条件：①要有足够浓度的铀235； ②要有足够数量的慢中子；③铀块的体积要大于临界体积．
注：铀核裂变的产物多种多样，其中较典型的产物是钡
和氪，其核反应方程是 29325U＋01n→14546Ba＋8396Kr＋310n.
3．临界体积：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． 4．铀核的裂变和链式反应 (1)发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉曼利
用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能和利用迈进 了第一步．
重核的裂变
1．裂变
核物理学中把重核分裂成质量较小的核，________核能的反 应．用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物 ________．一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个
________．核反应方程：23952U＋10n →________.
2．链式反应
一般来说，铀核裂变时总要释放2～3个中子，当一个 ________引起一个铀核裂变后，裂变中放出的________再引起其 他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的 ________．临界体积：链式反应能否进行的一个重要因素就是铀 块的体积．通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫临界 体积．
核武器的基本原理PPT课件
核武器的基本原理
核聚变能量的释放
第一节 核武器的基本原理与特点
核武器指爆炸性核反应释放出的巨大能量对目 标造成杀伤破坏作用的武器。
条件：自持快速核裂变或聚变 1千克铀 = 2万吨TNT炸药爆炸时放出的能量 分类： 按作战任务使用范围可分为：
战略核武器、战役战术核武器； 按当量大小可分为：
千万吨级、百万吨级、十万吨级、万 吨级、千吨级和百吨级
核装料的存放必须小于临界质量，相 隔一定的距离已至于不会发生意外爆炸事 故。
球形的体积与表面积的比值最大，从 单位球形裂变材料中逃逸出来的中子数最 少，因此球形是临界质量最小的一种形状。 如采用裸球，235铀和239钚的临界质量分别 为 52 千 克 和 10 千 克 （ 235 铀 的 密 度 小 于 239 钚）。
“小男孩”广岛
三、 中子弹
中子弹又称弱冲击波强辐射弹。它在爆炸 时能放出大量致人于死地的中子，并使冲击 波等的作用大大缩小。中子弹的特点是只杀 伤人员等有生目标，而不摧毁如建筑物、技 术装备等设备，“对人不对物”。
中子是构成物质原子核的基本粒子之一， 它的质量与质子相同。中子不带电，从原子 核分裂出来的中子很容易进入原子核，人们 利用中子的这个特性，用它轰击原子核来引 出核子反应。这就是中子弹。中子弹在爆炸 释放大量的高能中子，是以高能中子辐射为 主要杀伤的小型氢弹。
中子弹爆炸后半小时辐射就消失，人 员暂时转入地道等隐蔽物即可有效防止 中子弹的伤害。
一、裂变性原子弹 （第一代铀弹和钚弹）
原子弹结构
（一）链式裂变反应
在核物理学上把能自持进行的原子裂变反应叫链 式反应。
实现自持核反应，必须用裂变核释放出的中子去 轰击其它重核引起裂变，新的裂变又释放出新的中子， 新的中子又去轰击其它重核引起裂变，依此不断进行。 如 235 铀 的 核 吸 收 一 个 中 子 后 发 生 裂 变 ， 平 均 能 放 出 2.56个中子，239钚平均能放出2.9～3.0个中子。
核聚变能量的释放
第一节 核武器的基本原理与特点
核武器指爆炸性核反应释放出的巨大能量对目 标造成杀伤破坏作用的武器。
条件：自持快速核裂变或聚变 1千克铀 = 2万吨TNT炸药爆炸时放出的能量 分类： 按作战任务使用范围可分为：
战略核武器、战役战术核武器； 按当量大小可分为：
千万吨级、百万吨级、十万吨级、万 吨级、千吨级和百吨级
核装料的存放必须小于临界质量，相 隔一定的距离已至于不会发生意外爆炸事 故。
球形的体积与表面积的比值最大，从 单位球形裂变材料中逃逸出来的中子数最 少，因此球形是临界质量最小的一种形状。 如采用裸球，235铀和239钚的临界质量分别 为 52 千 克 和 10 千 克 （ 235 铀 的 密 度 小 于 239 钚）。
“小男孩”广岛
三、 中子弹
中子弹又称弱冲击波强辐射弹。它在爆炸 时能放出大量致人于死地的中子，并使冲击 波等的作用大大缩小。中子弹的特点是只杀 伤人员等有生目标，而不摧毁如建筑物、技 术装备等设备，“对人不对物”。
中子是构成物质原子核的基本粒子之一， 它的质量与质子相同。中子不带电，从原子 核分裂出来的中子很容易进入原子核，人们 利用中子的这个特性，用它轰击原子核来引 出核子反应。这就是中子弹。中子弹在爆炸 释放大量的高能中子，是以高能中子辐射为 主要杀伤的小型氢弹。
中子弹爆炸后半小时辐射就消失，人 员暂时转入地道等隐蔽物即可有效防止 中子弹的伤害。
一、裂变性原子弹 （第一代铀弹和钚弹）
原子弹结构
（一）链式裂变反应
在核物理学上把能自持进行的原子裂变反应叫链 式反应。
实现自持核反应，必须用裂变核释放出的中子去 轰击其它重核引起裂变，新的裂变又释放出新的中子， 新的中子又去轰击其它重核引起裂变，依此不断进行。 如 235 铀 的 核 吸 收 一 个 中 子 后 发 生 裂 变 ， 平 均 能 放 出 2.56个中子，239钚平均能放出2.9～3.0个中子。
【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
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
重核裂变和链式反应
链式反应的过程
链式反应的过程可以分为起始阶 段、增长阶段和饱和阶段。在起 始阶段，需要一定数量的中子引
发核裂变。
随着核裂变反应的进行，释放出 的中子数量不断增加，反应速度
逐渐加快，进入增长阶段。
当反应速度达到最大值时，反应 进入饱和阶段，此时释放出的中 子数量与吸收的中子数量相等，
反应速度保持稳定。
重核裂变的应用
01
02
03
核能发电
利用重核裂变产生的能量， 通过热能转换发电，具有 高效、清洁、可持续等优 点。
核武器制造
重核裂变是制造核武器的 主要原理之一，能够产生 巨大的爆炸力和放射性污 染。
医学应用
重核裂变产生的放射性同 位素在医学上具有广泛的 应用，如放射治疗、诊断 成像等。
03 链式反应
03
核能应用的拓展
除了传统的核能发电领域，核能还可能在其他领域如海水淡化、供暖、
工业生产等领域得到更广泛的应用。
核能利用的挑战与机遇
核安全与核废料处理
随着核能规模的扩大，核安全和核废料处理问题将更加突出。需要加强相关技术研发，提高核废料的处理和处置能力 ，降低核事故风险。
公众认知与接受度
核能利用的推广需要解决公众对核能的认知和接受度问题。需要加强核能科普教育，提高公众对核能利用的认知和理 解，增强公众对核能的信任和支持。
能量释放
重核裂变释放的能量取决于分裂后产生的轻核质量差。而 链式反应的能量释放取决于中子的数量和重核的分裂效率。
应用场景的比较
应用领域
重核裂变主要用于核能发电和核武器制造等领域。而链式反 应则主要用于核能发电、科学研究以及医学领域，如放射性 治疗和诊断。
规模与控制
重核裂变通常需要大型设施和复杂的控制系统，以实现安全 、高效和可控的反应。链式反应规模较小，但也需要精确控 制中子数量和反应速度，以避免失控和潜在危险。
重核裂变和链式反应
U
＋
1 0
n
＋ ＋ 142 56
B可a 编辑pp39t61
Kr
3
1 0
n
14
• 2、临界体积
能够发生链式反应的铀块 的最小体积叫做它的临界体积。
可编辑ppt
15
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。
可编辑ppt
20
悼邓稼先词
（张爱萍）
踏遍戈壁共草原， 二十五年前， 连克千重关， 群力奋战自当先， 捷音频年传。 蔑视核讹诈， 华夏创新篇， 君视名利如粪土， 许身国威壮河山，
可编辑ppt 功勋泽人间。 21
可编辑ppt
22
第五节 反应堆 核电站
–好的理由：应该让全人类知道它的威力
3. 齐拉德、爱因斯坦的态度
4. 1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；8月 9日，钚弹胖子投在长崎
可编辑ppt
6
核能开发的历史进程
1. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国 造不出原子弹
2. 科学家的犹豫：
–继续干吗？缺乏政治和道义上的支持
–不干吗？不符合现代科学技术的精神
5. 7月16日凌晨5时30分，第一颗铀原子弹试 爆成功。比一千个太阳都亮。
6. 曼哈顿工程：动员50万人，耗费22亿美元，
占用全国三分之一的电力
可编辑ppt
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核能开发的历史进程
1. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国 造不出原子弹
2. 科学家的犹豫：
–继续干吗？缺乏政治和道义上的支持
–不干吗？不符合现代科学技术的精神
高中物理 19.6 核裂变 新人教版选修3-5
ppt课件
(3)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.一般说来，平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤燃烧时释放 的能量，裂变时能产生几万度的高温.
ppt课件
3.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.
ppt课件
3.核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗 浓缩铀30 t左右，而同样功率的火电站每年要消耗250万吨优 质煤. (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大. (3)对环境的污染要比火力发电小.
ppt课件
(1)核电站不排放二氧化碳，氮氧化合物等造成温室 效应或酸雨的气体和烟尘，有利于环境保护. (2)为防止放射性物质的泄漏，核电站一般有4道安全屏障， 大大提高了核能利用的安全性.
【解题指导】解答此题应把握以下三点：
ppt课件
【标准解答】核反应方程为
23592U+10n
13954Xe+9438Sr+310n
该反应的质量亏损为
Δm=(mU+mn)-(mXe+mSr+3mn)= (235.043 94+1.008 665) u-(138.918 44+93.915
57+3×
1.008 665) u=0.192 6 u,
ppt课件
2.反应堆工作原理：(1)在核电站中，核反应堆是热源，如图 为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀 (铀235的含量占2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应 生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢 化剂附在铀棒周围.
(3)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.一般说来，平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤燃烧时释放 的能量，裂变时能产生几万度的高温.
ppt课件
3.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.
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3.核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗 浓缩铀30 t左右，而同样功率的火电站每年要消耗250万吨优 质煤. (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大. (3)对环境的污染要比火力发电小.
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(1)核电站不排放二氧化碳，氮氧化合物等造成温室 效应或酸雨的气体和烟尘，有利于环境保护. (2)为防止放射性物质的泄漏，核电站一般有4道安全屏障， 大大提高了核能利用的安全性.
【解题指导】解答此题应把握以下三点：
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【标准解答】核反应方程为
23592U+10n
13954Xe+9438Sr+310n
该反应的质量亏损为
Δm=(mU+mn)-(mXe+mSr+3mn)= (235.043 94+1.008 665) u-(138.918 44+93.915
57+3×
1.008 665) u=0.192 6 u,
ppt课件
2.反应堆工作原理：(1)在核电站中，核反应堆是热源，如图 为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀 (铀235的含量占2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应 生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢 化剂附在铀棒周围.
2023人教版选修(3-5)《重核的裂变》ppt3
1、(核)反应堆：
(nuclear) reactor
用人式方法控制 核裂变链式反应速 度并获得核能的装 置。
人类第一座核反应堆：CP-1的“尊容”
2、反应堆的组成： 核燃料棒、减速剂、
控制棒、冷却系统、 防护层等。
反应堆
核燃料棒：核心设施。 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 控制棒： 镉，用于 吸收中子，控制核反应的快慢。
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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。
4.链式反应条件: 中子再生率>1
中子再生率: 在核反应中产生的中子中 能引起新的核裂变的中子数量与消耗的中 子数量之比。
提高中子再生率的方法: 1)使用纯铀235 2) 核原料的体积大于其临界体积--能够
发生链式反应的铀块的最小体积. 3) 利用减速剂使快中子变成慢中子.
3、核电站工作原理： 利用反应堆中的核能转变为电能的发电站。
４、我国核电事业的发展： 现有：浙江秦山核电站、广东大亚湾核电
站、江苏田湾核电站、广东岭澳核电站。 在建：辽宁红沿河核电站、广东阳江核电
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“你们还年轻，你们年零3个月、苏联用6 年零3个月的时间)
• 2年8个月后，氢弹试验成 功
3
原子弹的设计原理
铀核受到中子轰击时发生裂变，放出中子 和能量，放出的中子又引起其他铀核的裂 变，进而继续放出中子和能量，放出的中 子、、、、，即中子的进入引发铀核裂变 进而引发链式反应，在短时间内释放大量 的能量。
4
一、核能
原子核结构发生变化时放出的能量。
核能的获得： 裂变能 + 聚变能
5
核能的意义
双刃剑
1、现代社会对能源的巨大需求和全球能源危 机，迫切需要新能源的出现；
2、核能的发现和利用是人类的重大成就，具 有划时代的意义。
6
二、重核的裂变
定义：重核受到其他粒子（如中子）轰击时 分裂成两块或两块以上中等质量的核 的过程。
1959年6月20日
苏共中央来信，拒绝提供原子弹数学模型和有关技术 资料。
1959年8月23日
苏联单方面终止两国签订的国防新技术协定，撤走全 部专家，甚至连一张纸片都不留
下，还讥讽说：“离开外界的帮助，中国20 年也搞不出原子弹。就守着这堆废铜烂铁
吧。”
2
两弹一星
• 原子弹爆炸---中国5年创造
了世界上最快的速度(法国用 8年
重核裂变 链式反应
1
邓稼先——两弹元勋
1958年6月21日
毛泽东说：“原子弹就是那么大的东西，没 有那个东西，人家就说你不算 数。那么好吧，我们就搞一点 吧，搞一点原子弹、氢弹，洲 际导弹。我看有十年工夫完全 可能。”
邓稼先在获得博士学位后的照片
1958年8月
邓稼先调离物理讲坛，出现在了核武器研制的基层。
7
例：铀核的裂变过程 见书本P43页
铀核的裂变能够放出能量，1次裂变放出1次 能量。 那么如何获得持续性的核能呢？
8
三、链式反应
定义：
重核裂变时放 出的中子引起 其他重核的裂 变，可以使裂 变不断进行下 去。
产生大量持续的核能
——使核能的大规模
利用成为可能
9
铀核的链式反应产生条件
1、核燃料的选择 2、中子的速度 3、临界体积 4、杂质对中子的
吸收
链式反应如何从不可控 可控？
10
原子弹中的链式反应
阅读书本：链式反应如何做到部分可控？ 观看视频：日本两颗原子弹爆炸实录 问题：1、核武器的杀伤作用有什么？
2、如何防御？
11
核能是一把双刃剑 【“许身国威壮河山” 1924——1986】
1979年，在一次航投试验时出现降落伞事故， 原子弹坠地被摔裂。
邓稼先深知危险，却一个人抢上前去把摔破 的原子弹碎片拿到手里仔细检验。
妻子知道他“抱”了摔裂的原子弹，在邓稼 先回北京时 强拉他去检查。
结果发现在他的小便中带有放射性物质，肝 脏破损，骨髓里也侵入了放射物。
随后，邓稼先仍坚持回核试验基地。
在步履艰难之时，他坚持要自己去装雷管，
并首次以院长的权威向周围的人下命令：