核裂变：链式反应
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。
《核裂变与链式反应》讲义
《核裂变与链式反应》讲义一、教材版本与章节介绍咱们今天讲的内容来自鲁科版高中物理必修1，在第1章绪论之后，还有关于碰撞与动量守恒等有趣的章节，咱们现在聚焦在第四章原子核里的第五节裂变和聚变中的核裂变与链式反应这部分内容。
这部分内容就像是打开核能神秘大门的一把小钥匙，只要跟着老师我一起，保准你能轻松理解。
二、核裂变是啥玩意儿？同学们，咱们先来说说核裂变。
简单来讲呢，核裂变就是那些很重很重的原子核啊，它们分裂成两个或者好几个质量比较小的核的这么一个反应。
就好比一个超级大的家庭突然分成了好几个小家庭一样。
那这个过程呢，还会释放出能量，这个能量可不得了，咱们给它取了好几个名字，像裂变能、核能或者原子能。
比如说铀核或者钚核这些重核就特别容易发生这种裂变反应。
想象一下，那些原本紧紧抱在一起的重核里面，就像藏着巨大的能量宝藏，一旦发生裂变，就相当于把宝藏释放出来啦。
三、链式反应的神奇之处1、链式反应的概念那什么是链式反应呢？这可就更有趣了。
当一个中子去撞击铀核，让铀核发生裂变的时候啊，这个铀核裂变的同时呢，会放出2到3个中子。
这就好比一个小石子投入平静的湖面，溅起好多小水花一样。
这些放出来的中子如果再去撞击其他的铀核，让其他铀核也发生裂变，然后新裂变的铀核又放出更多的中子，这样一代接一代地继续下去，就像一条锁链一样，一环扣一环，反应就不断地进行下去了，而且还会越来越强烈呢。
这就是链式反应啦。
2、链式反应的条件不过呢，链式反应可不是想发生就能发生的，它是有条件的。
首先啊，发生裂变物质的体积得够大才行，要大于临界体积。
这个临界体积就像是一个门槛，如果裂变物质的体积比这个临界体积小，那链式反应就没法顺利开展啦。
就好比你要办一场超级热闹的派对，场地得足够大才行，如果场地太小，人都挤不进去，派对就热闹不起来了。
还有一个条件呢，就是得有持续不断的中子源。
就像咱们刚刚说的，没有这个中子源，就没有最初去撞击铀核的中子，那整个链式反应就没法开始，就像没有点火的鞭炮，怎么可能炸响呢？四、核反应堆的构成与作用1、核反应堆的组成部分那为了能让核裂变和链式反应乖乖听话，咱们人类发明了核反应堆。
核裂变相关方程式综述
核裂变相关方程式综述核裂变是指重原子核在一定条件下发生分裂的过程，具有广泛的应用和重要的科学意义。
在核裂变过程中，会涉及到一系列与能量转化和守恒相关的方程式。
本文将对核裂变相关方程式进行综述，探讨其基本原理和应用。
一、能量守恒方程式在核裂变过程中，能量守恒是基本的原理之一。
根据质能等效原理，质量和能量之间存在着转换关系，由爱因斯坦提出的质能方程E=mc^2 揭示了质量和能量之间的对应关系。
在核裂变过程中，原子核的质量发生变化，因此能量也会发生变化。
能量守恒方程式可以表达为：E_总 = E_核 + E_剩 + E_产其中，E_总代表裂变反应前后系统的总能量，E_核代表裂变反应产生的核能量，E_剩代表未参与反应的原子核的能量，E_产代表产生的其他形式的能量。
二、裂变反应速率方程式核裂变反应的速率可以通过反应速率方程式来描述。
一般情况下，核裂变反应的速率与裂变产物的浓度成正比。
裂变反应速率方程式可以表达为：r = k[A]其中，r代表裂变反应的速率，k代表反应速率常数，[A]代表裂变产物的浓度。
三、裂变链式反应方程式核裂变通常涉及到链式反应的过程，裂变链式反应方程式可以用来描述链式反应的整个过程。
裂变链式反应可以分为三个阶段：起始阶段、自持阶段和爆炸阶段。
裂变链式反应方程式可以表达为：N = N_0(2^n)其中，N代表裂变链式反应中的反应物或产物的数量，N_0代表起始时的反应物或产物的数量，n代表经过的链式反应的次数。
这一方程式是裂变链式反应的基本特征之一。
四、裂变产物生成速率方程式核裂变产物的生成速率也可以通过方程式来描述。
裂变产物生成速率方程式可以表达为：d[A]/dt = λ[A]其中，d[A]/dt代表裂变产物的生成速率，λ代表裂变产物的衰变常数。
五、裂变反应的截面方程式核裂变反应的截面可以通过方程式来描述。
截面可以看作是衡量核反应发生概率大小的物理量。
裂变反应的截面方程式可以表达为：σ = A/P其中，σ代表裂变反应的截面，A代表裂变的总截面积，P代表入射粒子的流强度。
为什么核裂变被称为一种链式反应？
为什么核裂变被称为一种链式反应？一、什么是核裂变？核裂变是指原子核在受到外部激发条件下发生裂变，分裂成两个或多个较轻的核片段的过程。
核裂变不仅可以释放巨大能量，还可以产生中子，中子可继续与其他原子核发生衝突，从而引发新的核反应。
核裂变因此被称为一种链式反应。
二、核裂变的链式反应原理核裂变的链式反应依赖于中子的存在。
当一个原子核发生裂变释放出中子时，这些中子可以进一步与周围的原子核发生碰撞。
如果中子的速度足够高，它们可以引起附近的原子核发生裂变，释放更多的中子。
这些新释放的中子又可以进一步引发裂变，形成一个连锁反应的过程，不断释放更多的能量。
三、中子控制的重要性在核裂变的连锁反应中，中子的数量起着决定性的作用。
如果中子的数量过多，连锁反应会趋于失控，形成所谓的核爆炸。
因此，精确控制中子的数量至关重要。
实际上，核反应堆中的控制棒就是用来调节中子的数量，以保持裂变反应在可控范围内。
四、核能的应用与挑战核裂变反应所释放的能量巨大，使得核能具有广泛的应用前景。
核电站利用核裂变产生的热能转化为电能，可为大量的家庭和工业提供可靠的电力供应。
然而，核能的应用也面临着一系列的挑战。
首先，核能的安全问题一直备受关注，核事故可能导致严重的环境污染和人类健康风险。
其次，核废料的处理和储存也是一个严峻的问题。
有效地解决这些问题，是实现核能可持续、安全利用的关键。
五、未来的展望随着科技的不断发展，核裂变技术也在不断完善。
研究人员正努力改进核反应堆的设计，探索更安全、高效的核能利用方式。
此外，核聚变技术作为另一种核能利用方式也备受关注。
核聚变是将轻核通过高温高压条件下连接成重核释放能量的过程，被誉为清洁、可持续的能源之一。
虽然核聚变技术仍面临许多技术难题，但其潜在的能源前景使人们对未来持乐观态度。
总结：核裂变作为一种链式反应，其原理在于中子引发的连锁反应。
对中子数量的控制至关重要，以保持裂变反应的稳定与可控。
尽管核能具有广泛的应用前景，但核能的应用和开发依然面临着安全和废料处理等挑战。
人教版高中物理选修2-3 核裂变的机理及链式反应的条件
核裂变的机理及链式反应的条件
由于较重的原子核核子平均质量较大，其稳定程度较小，比较容易吸收其他粒子.如当中子打进铀235后，形成一个新的处于激发态的核，由于其中核子的剧烈运动，核子间的距离增大，核子之间的吸引力（核力）迅速减小，不足以克服质子之间的库仑斥力，核就分裂成两部分，产生裂变.一个铀核裂变产生的中子又不断引起其他铀核的裂变，就形成了链式反应.
但维持链式反应要有一定的条件.如果每次裂变放出的中子平均有一个能再度引起裂变反应，或者说一代裂变中子的总数不少于前一代的中子数，链式反应就能维持下去.由于裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被裂变物质吸收而没有产生裂变，也有的可能被裂变物质中所含的杂质吸收，所以链式反应未必能持续地进行下去.要维持链式反应，就要减少裂变物质中的杂质（最好使用纯铀235），还要增大裂变物质的体积，也就是说要维持链式反应就存在一个裂变物质的最小体积，这个体积叫链式反应的临界体积.
参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少，裂变物质达到一定体积(临界体积)时，链式反应就可以持续下去.跟临界体积相对应的裂变物质的质量，叫临界质量.纯铀235的临界体积(球形)，直径只有4.8 cm，相应的临界质量只有1 kg左右.核反应堆，由于堆型的不同，临界质量可以从几千克到几百千克.。
核裂变 课件
【规律方法】 重核裂变的放能实质 重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损， 根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要 小.所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量， 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.
二、核电站
1.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：
【解题指导】解答此题应把握以下三点：
【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,
(1)23592U俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘 获低能量的中子发生裂变的概率大. (2)23892U只有在俘获的中子的能量大于1 MeV时才能发生核 反应，且裂变的几率较小.对于能量低于1 MeV的中子只与铀 核发生弹性碰撞，不能引起核反应.
【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能量，产生明显的质量亏损，所以核 子数要减少 D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
【典例2】一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶 94，同时放出三个中子，写出核反应方程并算出一个铀核裂变 时释放的核能.已知mU=235.043 94 u,mXe=138.918 44 u, mSr=93.915 57 u,mn=1.008 665 u，1 u相当于931.5 MeV.
铀核裂变的核反应方程
铀核裂变的核反应方程
（实用版）
目录
1.铀 235 核裂变的反应方程式
2.链式反应的原理
3.核裂变在核能发电中的应用
正文
铀 235 核裂变的反应方程式：
铀 235 核裂变时，原子核分裂成两个或多个质量较小的原子核，同时释放出中子和能量。
以铀 235 为例，其原子核有 92 个质子。
核裂变时，可以放出两个中子，中子再去击中其他铀原子核，使其分裂，同时放出更多的中子。
这种反应模式被称为链式反应，是原子弹和核能发电的基本原理。
链式反应的原理：
链式反应是一种核反应模式，指的是核裂变过程中产生的中子会继续引发其他原子核的分裂，形成一连串的原子核裂变。
这种反应模式能够自发地持续下去，产生大量的能量。
在核能发电中，这种反应被控制在可控的范围内，通过核反应堆中的控制棒来调节中子的速度和数量，以确保链式反应的安全进行。
核裂变在核能发电中的应用：
核能发电是利用核裂变反应产生的能量来发电的一种方式。
在核电站中，铀 235 等核燃料被放入核反应堆中，通过中子的撞击，引发核裂变反应。
核裂变反应产生的大量热量会被用于加热水，产生蒸汽，推动蒸汽轮机旋转，最终带动发电机发电。
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链式反应——精选推荐
链式反应链式反应：有焰燃烧都存在链式反应。
当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热烈解作用从而产生自由基。
自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，而使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。
在物理学中,铀核裂变的假说一经提出，所有的物理实验室立刻沸腾起来了，对这一现象展开了紧张的研究。
在不到一年的时间内，所发表的有关核裂变的科学论文，总共达一百多篇，这在物理史上是没有前例的。
在很短的时期内，不但搞清楚了核裂变的基本特性，并且揭示了这一发现的深刻意义。
铀核吸收一个中子以后，按三十多种不同的方式发生裂变，生成的碎片又发生一系列的β衰变，因此，一共产生三十多种元素的近三百种同位素。
难怪费米、伊伦·居里、哈恩等当时第一流的科学家都被这种现象迷惑了那么长的时间。
旁图所示是铀235裂变碎片的质量分布曲线。
从图中可以清楚地看到，分布曲线有两个峰，一个在质量数95附近，一个在质量数138附近。
双峰曲线表示，铀核裂变时，绝大部分是不对称裂变，对称裂变的几率是很小的(质量数118附近)。
这种不对称裂变，在裂变现象发现后不久就通过各种实验方法得到确证，但是在核理论已经取得巨大进展的今天，这种不对称裂变的原因，依然是一个谜。
铀核裂变时，分裂成两个碎片的情况是最常见的，也曾Array观察到分裂成三个(甚至四个)碎片的情况，不过发生的几率很小，只有千分之几。
这种所谓“三裂变”现象，是我国著名核物理学家钱三强、何泽慧夫妇于1946年首先发现的。
三裂变的几率虽然很小，但由于它能更清楚地说明裂变机制，所以目前仍在对它进行研究。
核裂变所生成的碎片一般都是中子过剩的，它们以发射电子(β衰变)的方式逐渐将过剩的中子转变成质子，即通过一连串的β衰变而到达稳定状态。
由于这个缘故，大多数裂变产物通常都是β放射性同位素。
为什么核裂变产生的碎片通常是中链式反应子过剩的呢？为什么不是缺少中子或中子数与质子数正合适呢？我们知道，原子核是由质子和中子(统称核子)组成的。
核电站的链式核裂变反应
核电站的链式核裂变反应
核电站的链式核裂变反应
核裂变反应：中子打入铀－235的原于核后，原子核就变得不稳定，会分裂成两个较小质量的新原子核，这是核的裂变反应。
核的裂变反应放出的能量叫裂变能；在产生巨大能量的同时，还会放出2～3个中子和其它射线。
这些中子再打入别的铀－235核，就会引起新的核裂变，新的裂变又产生新的中子和裂变能，如此不断循环持续下去，就形成了链式核裂变反应。
热堆概念：利用原子核反应原理建造的反应堆，需将裂变时释放出的中子减速后，再引起新的核裂变，由于中子的运动速度与慢化剂分子的热运动达到平衡状态，这种中子被称为热中子。
堆内主要由热中子引起裂变的反应堆叫做热中子反应堆，简称热堆。
热中子：热中子反应堆是利用慢化剂把快中子速度降低，使之成为热中子或称慢中子，再利用热中子来进行链式反应的一种装置。
由于热中子更容易引起铀－235等裂变，这样，用少量裂变物质就可获得链式裂变反应。
慢化剂：慢化剂是一些含轻元素而又吸收中子少的物质，如重水、铍、石墨、水等。
热中子堆一般都是把燃料元件有规则地排列在慢化剂中，组成堆芯。
链式反应就是在堆芯中进行的。
冷却剂：反应堆必须用冷却剂把裂变能带出堆芯。
冷却剂也是吸收中子很少的物质。
热中子堆最常用的冷却剂是轻水（普通水）、重水、二氧化碳和氦气。
链式裂变反应
链式裂变反应费米是第一个实现链式反应的科学家。
他坚信获得巨大能量的关键，在于使大量铀核在短时间内发生裂变。
他注意到铀-235分裂时不仅放出200兆电子伏的能量，同时还放出几个中子。
每次放出的中子数目有多有少，但这些中子总有可能引起其他铀核分裂。
假定一个铀核分裂时平均放出两个中子；这两个中子使两个铀核发生裂变并产生四个中子；再而使四个铀核裂变，产生更多的中子。
如此下去，铀核裂变就将自发地继续进行，形成了“链式反应”，如图1所示。
图1 链式裂变反应示意图要是能够实现链式反应，裂变中子就会比天方夜谭棋盘上的麦粒还要增加得快。
阿拉伯的天方夜谭中有一个发明象棋者的故事，他为了领取奖赏，要求国王在棋盘的第一格中放一颗麦粒，第二格中放两颗，第三格中放四颗，每个方格中放的麦粒数依次是它前面一格的两倍。
国王当即同意，并且心里好笑，他认为这太容易了。
但他很快就笑不出来了，因为在计算那位发明家应该得到多少麦粒时，全国库存的麦粒似乎还不够他应得的千分之一。
故事中的麦粒每次是按两倍增加的，上面示意图中每代裂变也是按两倍增加的，而实际裂变平均每次放出的中子多于两个。
所以，释放出的中子数比棋盘上的麦粒增加的还要快。
中子雪崩式地增殖，一瞬间就会有千万个铀核分裂，几乎是同时放出的能量将巨大无比，这就要出现核爆炸。
费米苦心钻研和不懈努力，不仅证实了裂变链式反应的存在，而且他设法使链式反应变为连续、缓慢、可以控制的核反应，使核能平缓地释放出来。
费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和实验工作，从而使人类进入了实际使用原子能的时代。
前一节提出的第三个问题是：在一次裂变事件中发射出多少中子？这是一个要由实验来解决的问题。
原子核理论还没有完善到足以回答这个问题。
对235U，发射出的中子数目大约是2.5个。
正如多数其他亚微观事件那样，概率定律支配着裂变事件。
一个235U核可以分裂而不发射任何中子；另一个又可以发射六个。
平均数是2.5。
即使吸收单个中子也可以发生裂变。
核裂变的链式反应
核裂变的链式反应核裂变的链式反应是指一种核反应，在这种反应中，一个裂变核释放出的中子进一步与其他裂变核发生碰撞，导致这些核也发生裂变，释放更多的中子，从而引发更多的裂变反应。
本文将深入探讨核裂变的链式反应的原理、应用和相关安全问题。
一、核裂变的原理核裂变是指重核在受到中子轰击后分裂成两个或更多的质量较小的碎片的过程。
当一个裂变核释放出一个或多个中子时，这些中子可以继续与其他裂变核发生碰撞，导致更多的裂变事件。
这一过程形成了一个连锁反应，持续释放能量和中子。
二、核裂变链式反应的应用1. 能源生产：核裂变链式反应是核能发电的基础。
在核反应堆中，通过控制裂变速率和中子释放量，可以实现自持续的链式反应，从而产生大量热能，用于发电。
2. 核武器：核裂变链式反应也是核武器的基本原理。
通过在核弹中控制链式反应的速率和规模，实现核爆炸，并释放巨大的破坏力。
3. 合成核素的合成和研究：通过控制核裂变链式反应的条件和核素选择，可以合成具有特殊性质的放射性核素，用于研究和其他应用。
三、核裂变链式反应的安全问题1. 反应控制：精确控制核裂变链式反应的速率和规模至关重要。
如果反应速率过快，可能导致核反应堆失控，产生过热和大量的辐射。
因此，设计和操作核反应堆时必须采取严格的措施来确保安全。
2. 辐射防护：核裂变链式反应释放大量的辐射，对人体和环境有极高的危害。
核电厂和核设施必须采取有效措施，如使用防护层和密封设备，以最大限度地减少辐射泄漏，确保工作人员和周围地区的安全。
3. 核武器扩散：核裂变链式反应的应用之一是核武器的制造。
为了防止核武器的扩散，国际社会制定了一系列的非扩散政策和条约，以限制核技术的使用和传播，并确保核裂变链式反应的平和利用。
四、未来的发展与研究方向1. 改进核反应堆设计：目前，核反应堆设计主要基于裂变链式反应。
未来的研究将进一步优化反应堆设计，提高能源输出效率，减少核废料的产生，同时增加安全性和可持续性。
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。
第十九章 第6节
第6节核裂变1．知道什么是核裂变。
2．知道链式反应及链式反应的条件。
3．会利用质量亏损计算核裂变产生的核能。
4．了解核反应的工作原理，知道如何控制核反应的速度。
5．了解如何防止核污染。
一、重核的裂变1．核裂变：重核分裂成两个质量差不多的□01较轻原子核，并放出□02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U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋□03310n。
中一种典型的反应是235923．链式反应：这种由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。
4．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于或等于□04临界体积或裂变物质的质量大于或等于□05临界质量。
二、核电站1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是□01核反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：□02铀棒；(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用□03石墨、□04重水和□05普通水(也叫轻水)作慢化剂；(3)控制棒：利用镉吸收□06中子能力很强的特性，在反应堆中采用插入镉棒的方法控制链式反应的速度；(4)热交换器：利用□07水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆中的热量传输出去。
2．核辐射的屏蔽：在反应堆的外面需要修建很厚的□08水泥层；核废料需装入特制的容器，□09深埋地下。
判一判(1)只要铀块体积大于临界体积就可以发生链式反应。
()(2)核电站应用的是重核裂变获得能量。
()(3)铀核裂变的产物是唯一的。
()(4)在利用重核裂变制成的原子弹中，也需要用镉制成的控制棒。
()提示：(1)√(2)√(3)×(4)×想一想(1)铀核裂变是天然放射现象吗？提示：天然放射现象是指元素自发地放出射线的现象，而裂变是重核在其他粒子轰击下发生的核反应。
(2)中子的速度越快越容易发生铀核裂变吗？提示：不是。
中子速度不能太快，否则就会与铀核“擦肩而过”，铀核不能俘获中子，也就不能发生裂变了。
高中物理 重核裂变 链式反应 轻核聚变教案
教 学 课 题
§22-6重核裂变 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式反应
§22-7轻核聚变
第73页
课 的 类 型
新授课（50分钟）
教 学 对 象
高中生
教学目的和要求
介绍重核裂变、轻核聚变和它们的应用
教 学 重 点
教 学 难 点
教 具 和仪 器
序 号
教 学 过 程 （教 学 内 容）
说明（提醒）
4．
六
课堂小结和双边活动【8分钟】
复习题 15-10 15-11
七
布置作业【2分钟】
下节课开始总复习
序 号
编 制 教 案 说 明
说明（评述）
★
序 号
实际操作感受和体会(课后分析)
说明（评述）
★
一
（组织教学）重核裂变【20分钟】
1．什么叫裂变？
2．重核在什么情况下才能发生裂变呢？1938年人们用中子轰击铀核量发现铀核裂变的现象以后，这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。
3．见图15-7链式反应的示意图
4．临界体积（临界质量）
5．原子弹
6．原子反应堆（图15-11）
二
轻核聚变【20分钟】
什么是裂变链式反应？
什么是裂变链式反应？一、裂变链式反应的定义裂变链式反应是指在核裂变过程中，裂变产物中的中子与裂变源物质中的裂变核反应产生的新中子，进一步引发下一次核反应，从而形成一个连锁反应的过程。
这种连锁反应可以持续释放巨大能量，并被广泛应用于核能研究以及核武器的制造。
二、裂变链式反应的基本原理裂变链式反应的基本原理是中子的产生和中子的引发作用，其过程主要包括裂变、增殖和逸出三个阶段。
1. 裂变阶段：当一个释放中子的原子核发生核裂变时，会释放出两个或更多的中子。
这些中子具有高速度和高能量。
2. 增殖阶段：释放出的中子与裂变源物质中的裂变核发生碰撞，将其转化为裂变核。
这些新产生的裂变核可以再次发生核裂变，释放出更多的中子。
3. 逸出阶段：在连锁反应中，裂变源物质中的中子数量会不断增加，直到达到临界质量。
此时，中子的增殖速度与中子的逸出速度相等，形成一个稳定的连锁反应。
三、裂变链式反应的应用1. 核能研究：裂变链式反应是核能研究的重要手段之一。
通过控制及调节裂变链式反应中的中子释放和吸收，可以实现核能的持续释放，并应用于核电站的发电过程。
2. 核武器制造：裂变链式反应也是核武器制造的基础。
核武器利用连锁反应产生的巨大能量来实现爆炸效应，具有极大的杀伤力和威慑作用。
3. 辐射治疗：裂变链式反应中释放的高能中子可以用于医学上的放射治疗。
通过定向释放中子束，可以精确瞄准肿瘤组织，实现肿瘤的精确打击。
4. 核反应堆：核反应堆利用裂变链式反应释放的能量来产生大量的热能，从而驱动发电机组发电。
这种能源形式被视为未来的清洁能源之一。
四、裂变链式反应的风险1. 核泄漏：由于裂变链式反应需要高风险的裂变源物质，一旦发生泄漏或失控，将会导致严重的核辐射污染，对人类和环境造成巨大伤害。
2. 核扩散：裂变链式反应所需的核材料具有潜在的军事用途，一旦落入恶意组织或个人手中，可能被用于制造核武器，对安全造成威胁。
3. 废物处理：裂变链式反应产生的核废物具有辐射性，对环境造成污染风险。
核聚变与核裂变反应的能量转换
核聚变与核裂变反应的能量转换在当今的能源领域，核能被视为一种重要的替代能源，拥有巨大的潜力。
核能的产生主要通过两种反应方式：核聚变和核裂变。
核聚变是指轻元素的原子核结合成重元素的过程，而核裂变是指重元素的原子核分裂成轻元素的过程。
两种反应都可以释放出巨大的能量，并且核聚变更被认为是未来能源的发展方向。
首先，让我们了解核裂变反应的能量转换过程。
在核裂变反应中，一个重元素的原子核被撞击或吸收中子，从而分裂为两个或更多的轻元素，同时释放出大量的能量。
这个过程是通过核链反应来完成的。
首先，一颗自由的中子会被重元素的原子核吸收，形成一个不稳定的复合核。
这个复合核会迅速分裂并释放出两颗或更多的中子，这些中子又会继续撞击其他重元素的原子核。
这种链式反应会持续进行，释放出大量的能量。
核裂变反应的能量转换过程中，最常见的例子就是核能反应堆中的裂变链式反应。
核能反应堆使用铀或钚等重元素来维持一个连续的裂变链式反应。
这些重元素的原子核被稳定地撞击以产生中子，这些中子又会撞击周围的原子核，使其发生裂变。
在反应堆中，控制才是关键，以确保反应过程的平稳进行。
反应堆操作员必须调整反应堆中的控制棒，以控制中子的数量和速度，从而维持链式反应的可持续性。
然而，与核裂变相比，核聚变反应被认为是更为理想的能量转换方式。
核聚变是指轻元素的原子核结合成重元素的过程，通常发生在非常高的温度和压力下。
最常见的核聚变反应是氢的同位素——氘与氚（一种氢异位素）的结合，产生氦元素。
这个过程释放出比核裂变更多的能量，并且没有产生高放射性的废物。
核聚变反应是在太阳内部进行的主要能量来源之一。
太阳的能量是通过氢原子核聚变成氦原子核所释放出来的。
通过模仿太阳内部的核聚变反应，科学家试图在地球上实现可持续的核聚变能源。
目前最有希望的方式是使用“磁约束聚变”。
磁约束聚变是一种利用强大磁场将离子束束缚在一个空间中，使其发生聚变反应的技术。
在聚变装置中，离子束被束缚在一个真空室中，并通过磁场加热到极高温度。
核裂变反应的定义
核裂变反应的定义
核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。
只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。
这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。
核裂变是原子核分裂成两个或多个新核的过程。
它和核聚变是相反的过程。
核裂变有人工裂变和自然裂变之分。
人工裂变就是目前人类掌握的原子弹和核电站的核心工作原理就向楼上的大师说的过程，只不过还要有碳棒控制它的速度，这里不在赘述。
自然裂变是在自然环境下不断稳定进行的核裂变，也叫核衰变。
核衰变有非常稳定的半衰期所以能依此原理测定古文物或地层的年代。
应该指出的是世间所有原子都有生命的尽头，只不过我们刚刚谈论的是生命极短的原子。
比如氢原子的寿命是10的80次方秒，这个长度比银河系的寿命还要长得多，所以我们才能如此悠然地在此谈论这些呦。