一重核裂变
核裂变、核聚
1.2020 u
放出的能量
E 1.2020 931 .5MeV 1119 .7 MeV
（2）计算铀裂变时释放的能量
1 0
n U Ba Kr 3 n
235 92 141 56 92 36 1 0
235 92
已知
U、
141 56
1 92 、 、 0 的质量分别是 Ba 36
核聚变
一、核聚变
一、核聚变
1 、 轻核的聚变（热核反应）
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。
2 1
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
H + H He + n
2 1 3 2 1 0
计算下面核反应放出的能量:
2 1
H + H He + n
链式反应的条件：（以下条件满足一个即可）
1、裂变物质的体积大于临界体积。 2、裂变物质的质量大于临界质量。
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
发生链式反应
爆 炸
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生 的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的自持
求：（1）该核反应释放的能量 （2）平均每个核子释放的能量
（2）计算铀裂变时释放的能量 已知铀核裂变的反应：
235 92
U+ n
1 0
141 56
Ba + Kr + 3 n
mn = 1.6749 ×10 -27 kg
核裂变课件PPT
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
课时作业12：19.6 核裂变
6核裂变一、选择题考点一重核的裂变及裂变过程1．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的总中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析一个重核裂变时，在产生两个核的同时，也放出中子，所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的要少，两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等，选项A错误，选项B正确；裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量，要远大于俘获中子时得到的能量，C项错误；重核裂变的产物是多种多样的，D项正确．2．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确的是()A．这个实验的核反应方程是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋10nB．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D实验中产生的γ射线穿透能力极强答案DU＋10n→144 56Ba＋8936Kr 解析根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：23592＋310n，选项A错误；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量可根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C错误；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，选项D正确．3．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等，在下列核反应中，属于核裂变反应的是()A.10 5B＋10n→73Li＋42HeB.238 92U→234 90Th＋42HeC.14 7N＋42He→17 8O＋11HD.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n4．在核反应式235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋k X中()A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10答案B解析核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒，在题目所给核反应式中，设X的质子数为x，则核反应方程的左边总质子数为92＋0＝92，右边总质子数为38＋54＋x＝92，x＝0，X的质子数为0，所以X为中子，左边总质量数为235＋1＝236，右边总质量数为90＋136＋k×1＝236，k＝10，所以k的数值为10.5．一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为235 92U＋10n→X＋9438 Sr＋210n，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D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误．考点二核电站6．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，它的主要组成部分是() A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案A解析核反应堆的主要部分包括①燃料，即浓缩铀235；②减速剂，采用石墨、重水或普通水；③控制调节系统，用控制棒控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去，用于发电，故A正确，B、C、D错误．7．(多选)为使链式反应平稳进行，可采用下列办法中的()A．铀块可制成任何体积B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C．通过慢化剂使产生的中子减速D．用镉棒作为控制棒，控制反应的剧烈程度，使反应平稳进行解析铀块小于临界体积将不会发生裂变反应，A错误；中子的速度不能太快，否则会与铀核“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变，B错误；镉棒吸收中子，控制反应剧烈程度，使反应平稳进行，D正确；通过慢化剂使中子减速，目的是使中子更容易被铀核俘获，发生链式反应，C正确．考点三核裂变释放核能的计算8．(多选)铀核裂变反应中的一个核反应方程为：235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.已知235 92U的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，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 7－135.907 2)uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5 MeV答案BD解析计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用u或kg作单位，故A错，B对；质量单位为u时，可直接用“1 u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故D对；当质量单位为kg时，直接乘以(3×108)2，总能量单位才是J，故C错．9．(多选)核电站的核能来源于235 92U核的裂变，下列说法中正确的是()A．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理B.235 92U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如139 54Xe和9538Sr，反应方程式为235 92U ＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210nC.235 92U原子核中有92个质子、143个中子D．一个235 92U核裂变的质量亏损为Δm＝0.215 5 u，则释放的核能约201 MeV答案BCD解析反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故A错误；发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，可判断B正确；92为U元素的质子数，中子数为：235－92＝143，故C正确；根据质能方程与质量亏损可知，裂变时释放的能量是ΔE＝Δm·c2＝0.215 5×931.5 MeV≈201 MeV，故D正确．10．一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量，则1 g纯235 92U完全发生核反应时放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)()A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeVC．235×196 MeV D.N A235×196 MeV解析由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的摩尔数为1235，因此1 g纯235 92U完全发生核反应时释放的能量E＝N A235×196 MeV，故D正确．二、非选择题11．(裂变释放核能的计算)现有的核电站常用的核反应之一是：23592U＋10n→143 60Nd＋Zr＋310n＋80－1e＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆(Zr)核的质量为89.904 7 u，试计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少？(1 u＝1.660 6×10－27 kg)答案(1)4090(2)8.1×1013 J解析(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.核反应方程中用符号9040Zr表示．(2)1 kg铀235中铀核的个数为n＝1235.043 9×1.660 6×10－27＝2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV则1 kg铀235完全裂变释放的能量为E＝nΔE＝2.56×1024×197.5 MeV≈8.1×1013 J.12．(核裂变反应的综合应用)在可控核反应堆中需要使快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作慢化剂．中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与12 6C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碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？答案用重水作减速剂减速效果更好解析设中子质量为M n，靶核质量为M，由动量守恒定律得M n v0＝M n v1＋M v212M n v02＝12M n v12＋12M v22解得v 1＝M n －M M n ＋M v 0在重水中靶核质量M H ＝2M n ，v 1H ＝M n －M H M n ＋M Hv 0＝－13v 0 在石墨中靶核质量M C ＝12M n ，v 1C ＝M n －M C M n ＋M Cv 0＝－1113v 0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．。
新教材高中物理 课后素养落实14 核裂变和核聚变 核能的利用与环境保护 鲁科版选择性必修第三册
课后素养落实(十四)(建议用时：40分钟)题组一 对核裂变和链式反应的理解1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核( ) A ．一定是稳定的B ．含有的中子数较裂变前重核的中子数少C ．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D ．可以是多种形式的两个核的组合BD [重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子时得到的能量大，故C 错误；质子数不变，中子数会减少，故B 正确；重核裂变的产物是多种多样的，故A 错误，D 正确。
]2．(多选)用中子(10n)轰击铀核(23592U)发生裂变反应，会产生钡核(14156Ba)和氪(9236Kr)并释放出中子(10n)，当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(23592U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV ＝1.6×10－19J)。
以下说法正确的是( )A ．23592U 的裂变方程为23592U →14156Ba ＋9236Kr ＋10nB ．23592U 的裂变方程为23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋310nC ．23592U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关D ．一个23592U 裂变时，质量亏损约为3.6×10－28kgBCD [23592U 的裂变方程为23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋310n ，故A 错误，B 正确；当铀块体积大于临界体积时链式反应才会发生，故C 正确；ΔE ＝200 MeV ＝2×108×1.6×10－19J ＝3.2×10－11J ，根据ΔE ＝Δmc 2，可知Δm ＝ΔE c 2＝3.2×10－11（3×108）2 kg ＝3.6×10－28kg ，故D 正确。
] 3．(多选)2020年11月8日，我国核潜艇第一任总设计师、中国工程院院士彭士禄荣获第十三届光华工程科技成就奖。
核反应的裂变与聚变
核反应的裂变与聚变核反应是指原子核发生变化的过程，其中包括裂变和聚变两种形式。
裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核片段的过程，而聚变则是指两个轻核（如氘、氚等）融合成一个较重的核的过程。
本文将详细介绍核反应的裂变与聚变的原理、应用以及优缺点。
一、核裂变的原理与应用核裂变是指重核被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核片段的过程。
裂变反应的原理是通过中子的撞击使得重核不稳定，进而发生裂变。
裂变反应中释放出的能量巨大，可以用来产生热能、电能以及用于核武器等。
核裂变的应用主要体现在以下几个方面：1. 核能发电：核裂变反应可以产生大量的热能，用于发电。
核电站利用核裂变反应产生的热能，将水转化为蒸汽驱动涡轮发电机发电。
核能发电具有能源高效利用、环境友好等优点，是一种重要的清洁能源。
2. 核武器：核裂变反应可以释放出巨大的能量，因此被应用于核武器的制造。
核武器的威力巨大，可以对敌方造成毁灭性打击，是一种具有极高杀伤力的武器。
3. 放射性同位素的制备：核裂变反应可以产生大量的放射性同位素，这些同位素在医学、工业等领域有着广泛的应用。
例如，放射性同位素可以用于医学诊断、治疗以及工业材料的检测等。
二、核聚变的原理与应用核聚变是指两个轻核融合成一个较重的核的过程。
聚变反应的原理是通过高温和高压条件下，使得轻核克服库仑斥力，进而发生聚变。
聚变反应中释放出的能量更为巨大，是太阳和恒星等天体能量的来源。
核聚变的应用主要体现在以下几个方面：1. 清洁能源：核聚变反应是一种清洁能源，不产生二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。
聚变反应可以产生大量的能量，可以用于发电，为人类提供可持续的能源。
2. 氢弹：氢弹是一种利用核聚变反应释放出的能量制造的武器。
氢弹的威力远远超过核裂变武器，是一种具有极高杀伤力的武器。
3. 等离子体研究：核聚变反应需要高温和高压条件，因此对等离子体的研究有着重要意义。
等离子体是一种高度离化的气体，广泛存在于自然界和实验室中，对于研究等离子体的性质和应用具有重要意义。
高三物理核裂变知识点归纳
高三物理核裂变知识点归纳核裂变是指重核(如铀、钚等)被中子加速后变为两个或更多质量较小的核的过程。
核裂变是一种放能反应，其释放的能量可用于核能的利用。
下面将对高三物理核裂变的知识点进行全面归纳。
一、核裂变的基本原理核裂变是重核由中子轰击后发生的裂变反应。
当中子轰击重核时，重核吸收中子然后产生Β链崩裂，形成两个或更多的轻核，同时释放大量的能量和中子。
核裂变的基本方程式为：重核 + 中子→ 轻核 + 能量 + 中子。
在核裂变过程中，质量损失会转化为能量释放。
二、裂变反应堆裂变反应堆是利用核裂变反应产生大量能量的装置。
裂变反应堆中，通过控制自发裂变反应的速率和有效利用中子来维持连续的裂变链式反应。
核裂变反应堆主要包括以下几个部分：1. 燃料：主要使用铀-235或钚-239作为裂变反应的燃料材料，燃料裂变产生大量热能。
2. 导热剂：通常使用水或重水作为导热剂，将裂变产生的热能传递给工质。
3. 冷却剂：用于从反应堆中带走燃料产生的热能，保持反应堆的工作温度。
4. 反应堆堆芯：包括燃料棒、控制棒和冷却管等，其中燃料棒起到反应堆燃料的载体作用。
5. 控制系统：用于控制反应堆中裂变反应的速率，通常通过吸收中子来调节反应堆的输出功率。
6. 安全系统：用于监测反应堆的运行状态，保证反应堆安全。
三、核裂变释放的能量核裂变过程中释放的能量来自于质量的损失，根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量m的损失会转化为能量E。
核裂变释放的能量非常巨大，可用于发电和核武器等领域。
核裂变释放的能量大小与核反应堆运行情况相关，主要包括：1. 燃料使用率：燃料中的铀-235或钚-239的利用率越高，释放的能量越大。
2. 中子吸收截面：中子吸收截面越大，相同条件下裂变释放的能量越大。
3. 反应堆控制：通过控制反应堆中的裂变反应速率，可以调节释放的能量大小。
4. 燃料堆芯设计：合理的燃料堆芯设计可以提高裂变产生的能量和中子输出。
四、核裂变应用领域核裂变广泛应用于能源工业和国防事业，主要包括以下几个领域：1. 核电站：核裂变主要用于发电，核反应堆中的裂变反应释放的热能被利用转化为电能，为社会供电。
核裂变反应原理及应用领域
核裂变反应原理及应用领域核裂变是指重核（铀、钚等）在中子轰击下发生的一种放射性衰变过程。
它是一种引发连锁反应的核反应，具有巨大的能量释放。
核裂变反应原理的探索和应用是核能开发和利用的基础，它在能源、医学和科学研究等领域具有重要的应用价值。
一、核裂变反应原理：核裂变反应原理是指重核在中子轰击下发生裂变，产生两个中子和释放大量能量的过程。
核裂变反应的开始需要外部的中子源提供中子，而链式反应则是靠裂变释放的中子继续激发裂变反应。
核裂变反应的步骤如下：首先，一个中子被重核（如铀235）吸收，并且裂变为两个碎片核，释放出两到三个新中子和大量能量。
然后，这些新中子继续轰击其他的重核，使其发生裂变。
这样的连锁反应会在极短的时间内迅速扩大，释放大量的能量。
重核裂变产生的能量主要来自于质量差异，即裂变碎片核总质量与初始核质量的差值。
核裂变反应的原理通过调整中子的能量和速度，选择合适的反应物质，可以实现连锁反应的控制。
核裂变反应能够实现自持维持的连锁反应过程，以及可控的温度和能量释放。
二、核裂变反应的应用领域：1. 核能发电：核裂变反应作为一种可再生、清洁和高能量密度的能源来源，在能源领域具有广泛的应用。
核能发电已经成为全球能源供应的重要组成部分之一，它具有可持续性和低碳排放的特点，可以减轻对化石燃料的依赖。
2. 核武器：核裂变反应的巨大能量释放也使其被应用于军事领域，发展核武器。
核武器技术的研发和应用对国家的安全战略和国际格局具有关键性的影响。
3. 放射治疗：核裂变反应释放的大量γ射线和子宫射线在医学领域具有广泛应用。
例如，放射治疗可以用于治疗癌症，通过破坏癌细胞的DNA结构来抑制其生长和扩散。
4. 同位素标记：核裂变反应可以产生一系列放射性同位素，这些同位素可以用于医学诊断和科学研究中的同位素标记技术。
通过标记不同分子的同位素，可以追踪物质在生物体内的转运和代谢过程。
5. 物质分析：核裂变反应也可以通过放射性同位素的衰变特性来实现物质的分析。
重核裂变方程
重核裂变方程
重核裂变方程是一种核反应，通过将重核原子撞击分裂成两个中等大小的核子来释放能量。
这个过程涉及到原子核的裂变和能量的释放。
重核裂变方程的基本形式可以表示为：
重核 + 中子→ 裂变产物1 + 裂变产物2 + 几个中子 + 能量
在这个方程中，重核是指具有较大原子质量的核子，例如铀、镎或钚。
中子是没有电荷的粒子，可以与重核相互作用。
裂变产物1和裂变产物2是由裂变过程产生的两个碎片核，它们的质量通常相对较小。
几个中子是在裂变过程中释放的额外中子，这些中子可以继续与其他重核发生反应。
能量是在裂变过程中释放的，可以用来产生热能或电能。
重核裂变方程是一种重要的核反应，它在核能产生和核武器开发方面起着重要作用。
通过控制中子的数量和能量，可以调节裂变过程中释放的能量。
这使得核能可以用来产生电能，并且具有较高的能量密度和效率。
然而，裂变过程也存在一些问题，例如核废料的处理和核反应的安全性。
重核裂变方程是一种重要的核反应，通过裂变重核原子来释放能量。
它在能源产生和核武器开发方面具有重要作用。
这个方程的理解和研究对于核能技术的发展和应用至关重要。
重核的裂变(导)学案 (1)
6核裂变[学习目标] 1.知道什么是核裂变.2.知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能.3.了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染．一、核裂变1．核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，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是23592U＋10 n→14456Ba＋8936Kr＋310n.3．链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．4．链式反应的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．(2)有足够数量的慢中子．二、核电站1．核能释放的控制通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆．2．慢化剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水．3．控制棒为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒．4．能量输出核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等物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．5．核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)铀核的裂变是一种天然放射现象．(×)(2)铀块的质量大于或等于临界质量时链式反应才能不停地进行下去．(√)(3)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变．(×)(4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变．(×)(5)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度．(√)(6)核反应堆用过的核废料无毒无害．(×)一、核裂变及链式反应[导学探究]如图1为铀核裂变示意图．图1(1)铀核裂变是如何发生的？试写出一种铀核裂变的核反应方程．(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？答案(1)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．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，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．235U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n92(2)铀块体积应大于或等于临界体积才能发生链式反应．[知识深化]1．常见的裂变方程(1)23592 U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210n(2)23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n2．链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积．体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核．(2)有足够浓度的铀235.(3)有足够数量的慢中子．3．铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应．例1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．铀块的质量是重要因素，与体积无关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．若铀235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的质量无关答案 C解析要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，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，若超过临界体积时则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．针对训练1核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U是核电站常用的核燃料.23592U受一个中子轰击后裂变成14456Ba和8936Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．答案3大于解析由质量数和电荷数守恒可知：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是裂变物质的体积必须大于或等于它的临界体积．二、核电站[导学探究]如图2所示为核反应堆示意图：图2(1)核反应堆中各部件的作用是什么？(2)核电站发电有什么优点？答案(1)镉棒：吸收中子，控制反应速度．慢化剂：通常采用石墨、重水和普通水．作用是降低中子速度，便于铀235吸收．铀棒：发生链式反应，产生能量．保护层：是很厚的水泥外壳，屏蔽射线，防止放射性污染．(2)核电站发电的优点①消耗的核燃料少．②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所提供的能量大．③对环境的污染要比火力发电小．[知识深化]1．核电站的主要组成：核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235，它的主要部件列表如下：2.反应堆工作原理：(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图3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．图3(2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒．控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度．(3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把热量传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电．(4)保护层：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．3．核电站发电的优点：(1)消耗的核燃料少．(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所提供的能量大．(3)对环境的污染要比火力发电小．例2秦山核电站第三期工程的两个6×105 kW发电机组已实现并网发电，发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A．反应堆中核反应速度通常是采用调节23592U的体积来控制的B.23592U的一种可能裂变是23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC.23592U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重答案 B解析反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；23592U裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；核电对环境的污染比火电小，D错．针对训练2(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是()A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能答案ABD解析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态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，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确．三、重核裂变释放核能的计算[导学探究]下面是铀核裂变反应中的一个核反应方程：235U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n.已知铀92235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损是多少？释放的总能量是多少？答案亏损质量是反应前的总质量减去反应后的总质量：Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)u＝0.150 7 u释放的总能量为ΔE＝Δmc2＝931.5×0.150 7 MeV＝140.377 05 MeV.[知识深化]1．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．2．在计算释放的核能时：质量单位为“u”时，可直接用“1 u的质量亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量；当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳．例3关于重核的裂变，下列说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能答案 D解析核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确；发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；重核裂变时，核子数守恒，C错误．例4用中子轰击铀核(23592U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．答案10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n 3.220 2×10－11 J解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能．铀核裂变方程为10n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋310n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝3.578×10－28 kg，由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2J＝3.220 2×10－11 J.1．(对核裂变的理解)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应为23592U＋10 n→14456Ba＋8936Kr＋310n，下列说法正确的有()A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案AC解析从裂变反应方程式可以看出裂变反应中伴随着中子放出，A对；铀块体积对链式反应的发生有影响，B错；铀核的链式反应可人工控制，C对；铀核的半衰期不会受到环境温度的影响，D错．2．(核污染)(多选)日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升，对周边环境产生了巨大的危害．则下列说法正确的是()A．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制B．日本后来向反应堆灌注海水，可以降温，但大量的被污染的海水外泄，对周边环境产生了巨大的危害C．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大D．核泄漏中放射性物质对人类是有害的答案ABD解析控制棒通过吸收中子来实现对核反应速度的控制，选项A正确；日本后来向反应堆灌注海水，大量的被污染的海水外泄，泄漏的放射性物质对周边环境产生了巨大的危害，选项B、D正确；因为核反应有能量释放，可知铯、钡等原子的质量比铀原子质量小，故C错误．3．(对裂变方程的理解)在众多的裂变反应中，有一种反应方程为23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋a X，其中X为某种粒子，a为X的个数，则()A．X为中子，a＝2 B．X为中子，a＝3C．X为质子，a＝2 D．X为质子，a＝3答案 B解析根据核电荷数守恒可知，X的电荷数为0，X必为中子10n，由质量数守恒可知a＝3，选项B正确．4．(裂变释放核能的计算)裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当23592U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为235U＋10n→13954Xe＋9438Sr＋310n92235．043 9 1.008 7138.917 893.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)，已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，此裂变反应释放出的能量约是________ MeV.答案180解析此裂变反应的质量亏损为：(235.043 9＋1.008 7) u－(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7) u＝0.193 3 u，由于1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，ΔE＝931.5×0.193 3 MeV≈180 MeV.一、选择题考点一重核的裂变及裂变过程1．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的总中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析一个重核裂变时，在产生两个核的同时，也放出中子，所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的要少，两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等，选项A错误，选项B正确；裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量，要远大于俘获中子时得到的能量，C项错误；重核裂变的产物是多种多样的，D项正确．2．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确的是()A．这个实验的核反应方程是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋10nB．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D实验中产生的γ射线穿透能力极强答案 D解析根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr ＋310n，选项A错误；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量可根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C错误；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，选项D正确．3．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等，在下列核反应中，属于核裂变反应的是()A.105B＋10n→73Li＋42HeB.23892U→23490Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n答案 D4．在核反应式23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋k X中()A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10答案 B解析核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒，在题目所给核反应式中，设X的质子数为x，则核反应方程的左边总质子数为92＋0＝92，右边总质子数为38＋54＋x＝92，x＝0，X的质子数为0，所以X为中子，左边总质量数为235＋1＝236，右边总质量数为90＋136＋k×1＝236，k＝10，所以k的数值为10.5．一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为23592U＋10n→X＋9438Sr ＋210n，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D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案 A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误．考点二核电站6．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，它的主要组成部分是() A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案 A解析核反应堆的主要部分包括①燃料，即浓缩铀235；②减速剂，采用石墨、重水或普通水；③控制调节系统，用控制棒控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去，用于发电，故A正确，B、C、D错误．7．(多选)为使链式反应平稳进行，可采用下列办法中的()A．铀块可制成任何体积B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C．通过慢化剂使产生的中子减速D．用镉棒作为控制棒，控制反应的剧烈程度，使反应平稳进行答案CD解析铀块小于临界体积将不会发生裂变反应，A错误；中子的速度不能太快，否则会与铀核“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变，B错误；镉棒吸收中子，控制反应剧烈程度，使反应平稳进行，D正确；通过慢化剂使中子减速，目的是使中子更容易被铀核俘获，发生链式反应，C正确．考点三核裂变释放核能的计算8．(多选)铀核裂变反应中的一个核反应方程为：23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n.已知23592U的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，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 7－135.907 2)uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 JD ．释放的总能量为ΔE ＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5 MeV答案 BD解析 计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用u 或kg 作单位，故A 错，B 对；质量单位为u 时，可直接用“1 u 的亏损放出能量931.5 MeV ”计算总能量，故D 对；当质量单位为kg 时，直接乘以(3×108)2，总能量单位才是J ，故C 错．9．(多选)核电站的核能来源于235 92U 核的裂变，下列说法中正确的是( )A ．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理B.235 92U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如139 54Xe 和9538Sr ，反应方程式为235 92U＋10n →139 54Xe ＋9538Sr ＋210nC.235 92U 原子核中有92个质子、143个中子D ．一个235 92U 核裂变的质量亏损为Δm ＝0.215 5 u ，则释放的核能约201 MeV答案 BCD解析 反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故A 错误；发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，可判断B 正确；92为U 元素的质子数，中子数为：235－92＝143，故C 正确；根据质能方程与质量亏损可知，裂变时释放的能量是ΔE ＝Δm ·c 2＝0.215 5×931.5 MeV ≈201 MeV ，故D 正确．10．一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV 的能量，则1 g 纯235 92U 完全发生核反应时放出的能量为(N A 为阿伏加德罗常数)( )A ．N A ×196 MeVB ．235N A ×196 MeVC ．235×196 MeVD.N A 235×196 MeV 答案 D解析 由于1 mol 的铀核质量为235 g,1 g 铀235的摩尔数为1235，因此1 g 纯235 92U 完全发生核反应时释放的能量E ＝N A 235×196 MeV ，故D 正确． 二、非选择题11．(裂变释放核能的计算)现有的核电站常用的核反应之一是：235 92U ＋10n →143 60Nd ＋Zr ＋310n ＋8 0－1e ＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀核的质量为235.043 9 u ，中子的质量为1.008 7 u ，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u ，锆(Zr)核的质量为89.904 7 u ，试计算1 kg 铀235裂变释放的能量为多少？(1 u ＝1.660 6×10－27 kg)答案 (1)40 90 (2)8.1×1013 J解析 (1)锆的电荷数Z ＝92－60＋8＝40，质量数A ＝236－146＝90.核反应方程中用符号9040Zr 表示．(2)1 kg 铀235中铀核的个数为n ＝1235.043 9×1.660 6×10－27＝2.56×1024(个) 不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm ＝0.212 u ，释放的能量为ΔE ＝0.212×931.5 MeV ≈197.5 MeV则1 kg 铀235完全裂变释放的能量为E ＝n ΔE ＝2.56×1024×197.5 MeV ≈8.1×1013 J.12．(核裂变反应的综合应用)在可控核反应堆中需要使快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作慢化剂．中子在重水中可与21H 核碰撞减速，在石墨中与12 6C 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碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？答案 用重水作减速剂减速效果更好解析 设中子质量为M n ，靶核质量为M ，由动量守恒定律得M n v 0＝M n v 1＋M v 212M n v 02＝12M n v 12＋12M v 22 解得v 1＝M n －M M n ＋Mv 0 在重水中靶核质量M H ＝2M n ，v 1H ＝M n －M H M n ＋M Hv 0＝－13v 0 在石墨中靶核质量M C ＝12M n ，v 1C ＝M n －M C M n ＋M Cv 0＝－1113v 0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．。
核裂变的原理
核裂变的原理
核裂变是一种将重核分裂为两个或更多轻核的过程。
这一过程常常发生在核反应堆中或核武器爆炸中。
核裂变的原理涉及到核物理学中的一些基本原理。
首先，一个重核通常是一个非常不稳定的系统，因为它所包含的质子和中子相互吸引力的强大力量与它们之间的斥力之间产生了一种微妙的平衡。
当一个重核吸收一个中子时，它的质子和中子的数量会增加，导致这种平衡被打破。
这会导致核内部的力量不平衡，使得重核处于不稳定的状态。
接下来，重核的不稳定性会导致它自行裂变为两个或更多的轻核。
在裂变过程中，重核会释放出大量的能量，这是因为裂变产物的总质量较裂变前的重核质量要小，而根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量的减少会转化为能量的释放。
此外，重核的裂变通常伴随着中子的释放。
这些自由中子可以引发进一步的核裂变反应，从而形成一个连锁反应。
如果这一连锁反应快速发展并失去控制，则可能导致核反应堆的熔毁或核武器的爆炸。
综上所述，核裂变的原理包括重核的不稳定性导致自行裂变、能量的释放以及自由中子的引发进一步的裂变反应。
这一过程在核物理学中具有重要的应用和意义。
核裂变原理和计算公式
核裂变原理和计算公式核裂变是一种核反应，指的是重核裂变成两个或更多个轻核的过程。
这种过程通常伴随着释放大量的能量，因此在核能领域有着重要的应用。
核裂变的原理是通过撞击重核使其不稳定，从而分裂成两个或更多个轻核，释放出能量。
核裂变的计算公式是根据质能守恒定律和动能定律得出的。
根据质能守恒定律，核裂变过程中释放的能量等于初始核的质量和末态核的质量之差，乘以光速的平方。
而根据动能定律，裂变产生的两个核的动能之和等于初始核的动能。
具体来说，核裂变的计算公式可以表示为E=mc^2，其中E表示释放的能量，m表示质量的变化，c表示光速。
这个公式是爱因斯坦提出的相对论质能关系式，也被称为质能方程。
根据这个公式，质量和能量之间存在着等价关系，质量的变化会导致能量的释放或吸收。
在核裂变过程中，初始核的质量减少，因此释放出了大量的能量。
核裂变的能量释放是由核反应引起的。
核反应是指核粒子之间的相互作用，包括核裂变和核聚变两种过程。
核裂变是指重核分裂成两个或更多个轻核的过程，而核聚变是指两个轻核融合成一个更重的核的过程。
在核裂变过程中，释放的能量是由裂变产生的两个核的动能和辐射能之和。
这些能量可以用来产生热能或者驱动发电机产生电能。
核裂变是一种重要的能源来源，被广泛应用于核能发电和核武器制造等领域。
在核能发电中，核裂变被用来产生热能，然后通过蒸汽轮机转化为电能。
核裂变的能量密度非常高，能够提供大量的电能，而且不会产生二氧化碳等温室气体，因此被认为是一种清洁能源。
除了能源应用，核裂变还被用于医学和科研领域。
在医学上，核裂变产生的辐射被用于放射性治疗和影像学诊断。
在科研领域，核裂变被用于产生中子和其他粒子，用于研究原子核结构和物质性质。
总之，核裂变是一种重要的核反应过程，通过撞击重核使其分裂成两个或更多个轻核，释放大量能量。
核裂变的能量释放可以用质能方程来计算，根据质能守恒定律和动能定律得出。
核裂变在能源、医学和科研领域有着重要的应用，是一种重要的能源来源和科学工具。
核裂变的原理
核裂变的原理
核裂变是一种引起核反应的过程，它可以将一个重核分裂为两个相对较小的核。
当重核受到一个中子的轻微激发时，它会分裂成两个大约相等质量的核，同时释放出大量的能量。
单个原子核由质子和中子组成，各种核素有不同的质子数和中子数，即原子核的质量数。
在稳定核素中，原子核中的质子和中子的数量是平衡的。
然而，如果向原子核注入足够的能量，它会变得不稳定，并开始分裂成两个较小的核。
核裂变通常需要中子或其他粒子的撞击，以产生足够的能量来分裂重核。
当一个中子与重核相互作用时，重核吸收中子并形成一个中间态，这个中间态称为"裂变态"。
裂变态是非常短暂的，只有几个飞秒。
在这个时间内，原子核会分裂成两个相对较小的核，同时释放出能量和其他中子。
核裂变的释放的能量是非常巨大的，这个能量的来源是原子核之间的结合能。
当原子核分裂成两个较小的核时，它们必须将一部分结合能释放出来，才能克服原子核间的静电斥力，并将它们分开。
这个能量释放的方式是放出一个或多个中子，以及从核内部产生的光子。
这些能量的总和，称为裂变释放能量，可以用来推动发电机。
核裂变是一种非常复杂的过程，会涉及到许多不同的原子核。
对于一个重核，有许多可能的裂变方式，这取决于裂变时原子核的构造。
不同的核素在裂变时会释放出不同的能量，因此一些更优秀的核素可以被选择以便进一步研究。
从中获取能量需要大量的技术和安全措施来确保裂变产生的放射性物质得到安全和可控的管理，以保护人类和环境的安全和健康。
重核裂变方程式
重核裂变方程式
重核裂变方程式为：235U+1n=137Ba+97Kr+2n。
原子弹或核电厂的能源来源是核裂变。
其中，铀裂变是核电厂中最常见的裂变。
当热中子轰击铀-235原子时，它们会释放2到4个中子，而中子会撞击其他铀-235原子形成连锁反应。
以铀核弹为例，可以把铀分成数大块，每块质量维持在临界以下。
引爆时把铀块迅速结合。
扩展资料核裂变一个重核分裂成两个的过程，锕系元素的大部分原子核(钚、铀、居里姆等)不对称地分裂成一个大碎片和一个小碎片。
重碎片平均呈现一个氙元素(电荷数Z=54)，独立于初始裂变核。
要理解决定两个碎片中质子和中子数量机制一直是一个长期的谜。
预计碎片的变形会起到一定作用。
事实上，原子核根据其内部结构可以有不同的形状。
有些是球形的，大部分是像橄榄球一样变形的，还有一些是梨形的。
原子核的内部结构随组成原子核的质子和中子数量的变化而变化。
1。
一个重原子核分裂成为两个（或更多个）中等质量碎片的现...
核裂变一个重原子核分裂成为两个（或更多个）中等质量碎片的现象。
按分裂的方式裂变可分为自发裂变和感生裂变。
自发裂变是没有外部作用时的裂变，类似于放射性衰变，是重核不稳定性的一种表现；感生裂变是在外来粒子（最常见的是中子）轰击下产生的裂变。
历史1934年,E.费密等人用中子照射铀,企图使铀核俘获中子，再经过β衰变得到原子序数为93或更高的超铀元素，这引起了不少化学家的关注。
在1934～1938年间，许多人做了这种实验，但是不同的研究者得到了不同的结果，有的声称发现了超铀元素，有的却说得到了镭和锕。
1938年，O.哈恩和F.斯特拉斯曼做了一系列严格的化学实验来鉴别这些放射性产物，结论是：所谓的镭和锕实际上是原子量远比它们为小的镧和钡。
对这种现象，只有假设原子核分裂为两个或两个以上的碎块才能给予解释。
这种分裂过程被称为裂变。
1939年L.迈特纳和O.R.弗里施首先建议用带电液滴的分裂来解释裂变现象。
同年N.玻尔和J.A.惠勒在原子核液滴模型和统计理论的基础上系统地研究了原子核的裂变过程，奠定了裂变理论的基础。
1940年，K.A.彼得扎克和Г.Н.弗廖罗夫观察到铀核会自行发生裂变，从而发现了一种新的放射性衰变方式──自发裂变。
1947年，钱三强等发现了三分裂（即分成三个碎片，第三个可以是 a粒子，也可以是和另外两个碎片质量相近的碎片）。
1955年，A.玻尔根据原子核的集体模型提出了裂变道的概念，把裂变理论推进了一步。
1962年,.波利卡诺夫等发现了自发裂变同质异能态。
1967年，B.M.斯特鲁金斯基提出了在液滴模型基础上加壳修正的“宏观-微观”方法, 导出了双峰裂变势垒，这是裂变研究史上的又一新成果。
意义对裂变现象的研究，几十年来始终是核物理的一个活跃的分支。
这是由于：①裂变有着重大的实用价值；②裂变是一个极复杂的核过程，研究这一过程有助于原子核物理学的发展。
在裂变发现后，很快就弄清楚了，裂变时不但释放出巨大的能量，而且同时还发射出几个中子。
核裂变ppt课件
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
重核裂变
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
倒塌的钢架结构建筑物
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。
六、核防护
对核袭击的防护大致可分为两大类。
（１）核爆炸瞬时效应防护。
利用工事进行掩蔽 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。
避开在沾染区或高照射量率的地区行动
及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染 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 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
第二部分：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。
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．
三、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．
链式反应使核能的大规模应用成 为可能。
四、链式反应的条件： ①有足够浓度的铀235 ②有足够的慢中子 ③铀块的体积要大于临界体积
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%
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
保加利亚 47.1% 斯洛伐克 47%
世界核能发电占全部电量1/4
瑞典 46.8%
乌克兰 43.8%
韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%
核电站的优点： ①消耗的“燃料”很少 ②作为核燃料的铀、钍等在地球上的
核裂变的理论模型与实验验证
核裂变的理论模型与实验验证在探索原子核的奥秘过程中，核裂变无疑是一项具有重大意义的发现。
它不仅为我们提供了巨大的能源，还在科学研究、医学等领域发挥着重要作用。
要深入理解核裂变，就需要了解其背后的理论模型以及相关的实验验证。
首先，让我们来认识一下核裂变的基本概念。
核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程，同时伴随着大量能量的释放。
这个过程就像是一个“原子核的分裂游戏”，但可不是随便就能发生的。
那么，核裂变是怎么发生的呢？这就涉及到核裂变的理论模型。
其中，液滴模型是早期用来描述原子核的一种重要理论。
它把原子核想象成一个液滴，具有表面张力和体积能等特性。
当原子核受到外界的激发，比如吸收一个中子，就可能变得不稳定，就像一个摇晃的液滴容易破裂一样，从而发生裂变。
另一个重要的理论模型是壳层模型。
它认为原子核中的质子和中子会按照一定的规律分布在不同的壳层上。
当某些壳层填满或未填满时，原子核会更稳定或不稳定。
在核裂变中，这些壳层结构的变化也对裂变的发生和产物有着重要影响。
有了理论模型，接下来就是通过实验来验证这些理论的正确性。
在核裂变的实验研究中，科学家们使用了各种巧妙的方法和技术。
一种常见的实验方法是利用中子去撞击重原子核。
通过控制中子的能量和入射角度，观察原子核是否会发生裂变以及裂变产物的性质。
比如说，在一些实验中，科学家会使用铀-235 作为靶核，用慢中子去撞击它。
当一个慢中子被铀-235 吸收后，它就可能引发核裂变，产生钡和氪等裂变产物，同时释放出大量的能量和更多的中子。
为了准确测量和分析裂变产物，科学家们还会使用各种探测器和分析仪器。
比如，利用闪烁探测器来检测裂变过程中释放出的粒子，通过质谱仪来确定裂变产物的质量和种类。
除了直接观察裂变过程，对裂变释放出的能量进行测量也是重要的实验手段。
通过测量裂变产生的热量、光能等，来推算出裂变释放的能量是否与理论预测相符。
在一系列的实验验证中，科学家们不断完善和修正理论模型。
重核的裂变练习
重核的裂变1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )A ．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B ．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C ．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D ．可能是多种形式的两个核的组合2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )A ．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B ．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C ．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D ．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度3．一个235 92U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U ＋10n―→X ＋9438Sr ＋210n ，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D ．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为( )A ．它比较容易发生链式反应B ．能自动裂变，与体积无关C ．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D ．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多5．人类通过链式反应来利用核能的方式有下列哪两类( )A ．利用可控制的快中子链式反应，制成原子弹B ．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹C ．利用可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆D ．利用不可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆6．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，它的主要组成部分是( )A ．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B ．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C ．原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D ．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统7．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV 的能量，则1 g 纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA 为阿伏加德罗常数)( )A ．NA×196 MeVB ．235NA×196 MeVC ．235×196 MeV D.NA 235×196 MeV 8．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫油炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是( )A ．铀238的衰变方程式为：238 92U ―→234 90Th ＋42HeB. .235 92U 和238 92U 互为同位素C ．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性9．裂变反应是目前核能利用中常用反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当23592U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：235U＋10n―→13954Xe ＋9438Sr＋310n92235．0439 1.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是上面方程中从左到右各原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变应释放出的能量是多少MeV?10．曾落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个23592U原子核进行分裂？该原子弹中含铀23592U的质量最小限度为多少千克？(一个铀23592U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)11．一个铀235吸收一个中子后的核反应是23592U＋10n―→13654Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为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)c2C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c212．一个铀235俘获一个速度为1.00×104 m/s的中子后，裂变为两个新核，同时放出两个中子．其中一个中子的速度为8.69×106 m/s，方向与原中子方向相同；另一个中子的速度为8.68×106 m/s，方向与原中子方向相反，两个新核中有一个是9538S.现让这两个新核垂直进入同一匀强磁场，求它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比多大？周期之比多大？13．原来静止的原子核b a X，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求：(1)生成的新核动能是多少？(2)如果α粒子及新核的动能全部来源于衰变中，释放的核能ΔE是多少？(3)亏损的质量Δm是多少？。
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核能利用 中国第一颗氢弹爆炸(1967年6月17日)
核能利用：氢核聚变 大亚湾核电站
核能利用
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却是铀裂变（
较大
一.重核裂变
重核俘获一个中子后分裂为几个中等 质量的核的反应过程。 在裂变的同时 要放出几个中子和大量的核能。
一.重核裂变 -----以铀核的裂变为例
（1）一种典型的铀核裂变
U 2 3 5
92
+01n→15461Ba+3962Kr
+
_3_01_n
_
200
.6MeV
裂变产物不是唯一确定的，有时还会发生三分 裂和四分裂。我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇 1946年在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂。 但是，铀的的三分裂和四分裂概率是相当小的.
温故知新 1、核反应遵循的基本规律： 质量数和电荷数都守恒
2、质能方程： E＝m c2 ΔE＝ Δm c2
3、结合能、平均结合能(比结合能)、核子的平均质量
4、核能的先决条件： 要质量有亏损
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和 反应后的核子平均质量有什么关系？
例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u
核3 H的e 质量为3.0150u。求：
2
（1）写出两个氘核聚变成 23的He核反应方程式 （2）计算上述核反应中释放的核能。
解答： （1）
12H 12H 23He01n
（2）由题给条件可求得质量亏损为：
Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u ∴释放的核能为
ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV
为了获取高热，常常使用重核裂变作为“引 子”。所以，原子弹可以)什么是热核反应 (2)太阳的能源来自热核反应 (3)什么是可控热核反应 (4)氘核,氚核的来源
2、 热核反应的优点： （1）热核反应释放的能量比裂变大得多。 （2）反应后的废物较易处理。 （3）原料易得。
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。
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。
1千克铀全部裂变，放出的能量相当于2800吨优质煤
(3)重核裂变的应用
U 235
92
01n
3985Sr
139 54
Xe
2 01n
U 235
92
01n
3980Sr
136 54
Xe
10 01n
链式反应
U 235
92
01n
3985Sr
139 54
Xe
2 01n
U 235
92
01n
3985Sr
139 54
Xe
2 01n
(2)核裂变的链式反应
23
201 235 1 = 0.852MeV）的约4倍。
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。
例如：氢弹是利用核聚变原理制造的大规模杀伤 性武器
2
（1）轻核的聚变核反应方程式
1
H
2 1
H
13H
24He
01n
42He
31H (2)轻核聚变的条件： 轻核聚
变需要满足几百万度的高温
条件。
能量
10n
几百万 度高温
核子要距 离十分近
加热 高温
热核反应
氢弹结构图
411H
4 2
He
2
0 1
e
太阳每秒钟辐射出多少能量？ 3.8× 1026 焦
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 核电站 减速剂：石 小墨 中、 子重 的水 速或 度普通水，用于减
控制棒：镉，用
于吸收中子，调节 中子数目，控制核 反应的快慢。
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”
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。