重核裂变和链式反应培训课件

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重核裂变和链式反应
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核能开发的历史进程
1. 1公斤核燃料相当于2500吨煤
2. 1954年，苏联建成第一座小型原子能电站； 1956（英国），1957（美国）
3. 核电站：成本低、污染小、效率高，但事故 太可怕
4. 1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机 组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效
核的裂变，可以使裂变不断进行下去， 这就是链式反应。
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• 反应的特点：
• 利用一个中子轰击一个轴核，使 轴核发生裂变，在反应中还放出2个中 子，中子对未反应的轴核再进行轰击， 从而使核反应出现连锁反应，使在短 时间内出现积累效应。
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核裂变
核裂变(nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普 通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。
铀-235的裂变与核武器
素的 元 种 35
200 多种同 位素
爆 发生链反应 炸
235 92
U
＋
1 0
n
13572Te
＋
97 40
Zr
＋
2
1 0
Βιβλιοθήκη Baidu
n
U ＋ 235
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核能开发的历史进程
1. 1919年，英国卢瑟福用α粒子轰击氮原 子核，使其嬗变成氧原子。
2. 1932年，查得威克发现中子
3. 1934年，法国约里奥－居里夫妇用α粒 子轰击铝，产生了一个磷的同位素，但很 快放出正电子蜕变为硅。
4. 卢瑟福（1933）和爱因斯坦（1935）均 没有意识到原子能的实际利用近在眼前。
• 什么叫重核裂变？重核在什么情况下才能 发生裂变呢？
• 1938年12月德国科学家用中子轰击重核铀 时，发现铀核的裂变现象。之后，核能利 用问题才逐渐被了解清楚，从而使控制和 利用原子能成为可能。
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• 三、链式反应
• 1、链式反应
• (见基础教材p.44) 重核裂变时放出的中子引起其他重
1 0
n
＋ ＋ 3 Kr Ba 145重26 核裂变和链式39反61 应
1 0
n
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• 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。
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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。
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• 3、原子弹 p.45
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杨振宁
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2. 1945年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹
3. 1949年8月，苏联成功地进行了核实验
4. 1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹
5. 1953年8月，苏联研制氢弹成功
6. 1952年10月3日，英国研制成功原子弹
7. 1960年2月13日，法国研制成功钚弹
8. 1964年10月16日，中国试爆成功原子弹
4. 1943年1月－1945年7月。奥本海默在新墨西 哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。
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
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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
府抢在德国之前抓紧研制原子弹。
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核能开发的历史进程
1. 1934年，意大利物理学家费米用中子轰击原 子核，并发现通过石蜡减速之后的慢中子，裂 核能力更强。费米因此获38年诺贝尔物理奖。
2. 1938年，德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元 素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提 出核裂变猜想，以解释铀实验。并称裂变过程 要放出大量能量。
5. 1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故， 由于多重安全系统发挥作用，后果不严重
6. 核聚变
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一、核能
原子核的结构发生变化时放出的能量， 叫做核能。
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二、裂变(p.43)
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称 为裂变。裂变过程中放出中子并释放大量能 量。
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1964 年 10 月 16 日 中 国爆炸了 第一颗原 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 –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
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核能开发的历史进程
1. 核军备竞赛：盟国之争
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核能开发的历史进程
1. 1933年，爱因斯坦移居美国 2. 1938年，费米逃往美国 3. 德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、
哈恩、盖革 4. 1933年，匈牙利物理学家齐拉德（1898－1964）
已经意识到核能的开发可能用于军事 5. 1935年，建议物理学家暂缓发表研究成果 6. 1939年，玻尔认为核能利用为时尚早 7. 1939年，爱因斯坦、萨克斯、罗斯福说服美国政
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 –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
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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
3. 费米提出链式反应概念。
4. 1939年9月1日，第二次世界大战正式打响
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核能开发的历史进程
1. 1940年，美国政府正式大量拨款，启动 “曼哈顿工程”，格罗夫斯将军为行政首脑
2. 1941年12月－1942年12月，费米在芝加哥 研制原子反应堆
3. 铀235、钚239的提纯