物理裂变和链式反应..
人教版高中物理选修1-2：裂变和聚变_课件1
3．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径．下 列说法中正确的是( )
A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损 B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加 C．裂变过程和聚变过程都有质量增加 D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损 【解析】 重核裂变和轻核聚变都有核能释放出来，因 此，反应过程中都有质量亏损． 【答案】 D
关于铀核裂变，下述说法正确的是( ) A．铀裂变的产物是各种各样的，但只能裂变成两种不 同的核 B．铀核裂变时还能同时释放出多个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀 235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 【审题指导】 明确重核裂变的实质及发生重核裂变的 条件是解答本题必备的知识，同时也提醒我们，对一些重要 的概念及一些条件应强化识记和理解．
4．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该 反应方程为：21H＋31H→42He＋x，式中 x 是某种粒子．
已知：21H、31H、42He 和粒子 x 的质量分别为 2.014 1u、 3.016 1u、4.002 6u 和 1.008 7u；1u＝931.5 MeV/c2，c 是真空 中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子 x 是________， 该反应释放出的能量为________MeV(结果保留 3 位有效数 字)．
【答案】 10n(或中子) 17.6
课标解读
裂变和聚变
重点难点
1.核裂变及链式反应与临界
1.了解核裂变及产生条件 体积．(重点)
和核能.
2.核聚变及可控热核反应．(
2.了解核聚变及可控热核 重点)
反应.
3.链式反应与可控热核反应
．(难点)
核裂变
1.基本知识 (1)定义 重核分裂为质量较小的核，释放出核能 的反应． (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29325U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n
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。
物理核裂变的原理有哪些
物理核裂变的原理有哪些物理核裂变（nuclear fission）是指重原子核分裂成较轻的两个或多个核的过程。
这种现象的发现与研究对于物理学的发展和核能利用具有重要的意义。
以下是物理核裂变的原理及相关的内容。
1. 初级激发：核裂变一般需要一个初级激发事件，例如中子撞击。
在裂变反应堆中，中子通过与原子核碰撞来激活核裂变过程。
2. 裂变链式反应：核裂变发生后，会产生少量的中子，这些中子可以再次激发其他原子核进行裂变，形成一个连锁反应的过程。
3. 能量释放：核裂变是一个高能事件，裂变过程中释放出的能量是巨大的。
根据质能方程（E=mc^2），裂变过程中部分质量转化为能量，并以光子和高速中子的形式释放出来。
这种能量释放是核能利用的基础。
4. 裂变产物：裂变反应产生的核裂变产物通常是两个或多个核，这些裂变产物相对较轻。
其中，产生的中子是维持连锁反应的关键。
5. 反应条件：核裂变反应的发生需要满足一定的条件。
其中，中子能量必须适合，以促使裂变过程发生。
此外，核裂变所需的中子数目要符合裂变链式反应的要求。
6. 裂变产物释放：核裂变过程中的裂变产物是高能的，并常常具有放射性。
这些裂变产物必须被妥善处理，以防止对环境和人类健康造成危害。
7. 反应堆：核裂变可用于核反应堆，其中核燃料经过控制链式反应。
核反应堆的设计和控制需要合理的裂变速率和温度控制，使得核裂变过程能够稳定进行。
8. 可持续性：核裂变能够提供大量的能源，并且燃料可持续。
目前，核裂变燃料主要是铀和钚等放射性物质，未来还有望研发出更高效和更安全的核裂变燃料。
9. 应用：核裂变在核电站中被广泛使用，为人类提供干净的电力。
此外，核裂变还可用于核武器、航天动力和医学放射治疗等领域。
10. 安全问题：核裂变具有较高的能量密度，一方面为其应用提供了巨大优势，另一方面也给安全控制带来挑战。
核裂变反应中释放的放射性物质对环境和人类健康造成潜在风险，因此必须采取严格的安全措施。
2019-2020学年高中物理 第5章 核能与社会 2 裂变及其应用精练(含解析)沪教版3-5
5．2 裂变及其应用1。
知道重核裂变能放出能量，并能计算核能的变化．(重点＋难点) 2.了解铀核的裂变特点，知道链式反应．(重点）3．了解裂变反应堆的结构、类型及核电站的工作原理．, [学生用书P69]）一、铀核的裂变1．定义：重核裂变是用中子轰击铀核时发现的,中子轰击铀—235核，使该核变成处于激发态的复核，并分裂成两块质量差不多的新原子核,同时放出几个中子,称为裂变核反应．2．铀核裂变：用中子轰击铀核时,铀核发生了裂变，铀核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235U＋1，0n→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n．92二、链式反应及其条件1．链式反应：铀核裂变时，通常会放出2到3个中子,这些中子可以作为新的“炮弹"轰击其他的铀核，使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做核裂变的链式反应．2．临界体积：能够使铀块发生链式反应的最小体积(或对应的最小质量)称为临界体积(或临界质量)．3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变物质的质量大于等于临界质量．1．（1)铀核的裂变是一种天然放射现象．（)（2）铀块的质量大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．（)提示:(1)×（2)√(3）×三、裂变反应堆1．裂变反应堆的基本构造（1)裂变材料(核燃料）:浓缩铀．（2)慢化剂（减速剂）:通常用石墨、重水或普通水．（3）控制棒:用镉或硼钢制成,用来吸收减速后的中子，控制反应强度．（4）反射层:一般用石墨做材料．(5)热交换器：核反应堆中释放的能量大部分转化为热能，利用水循环,产生高温高压的蒸汽，从而推动蒸汽轮机，带动发电机发电．(6）防护层:由金属套、防止中子外逸的水层以及1～2 m厚的钢筋混凝土构成，可有效地防止射线对人体及其他生物体的侵害．2．列变反应堆的常见类型：重水堆，高温气冷堆，快中子增殖反应堆．3．核电站的工作模式：以核反应堆为能源,用它产生高压蒸汽，取代发电厂的锅炉，从而进行发电．2．（1)在核反应中，中子的速度越大越容易击中铀核．（）(2）核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度．( )(3）核反应堆用过的核废料无毒无害．( )提示:（1）×(2）√(3）×铀核裂变及链式反应［学生用书P70］1．发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变,向核能的利用迈出了第一步．2．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，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，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．(3)能量：重核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量．一般来说，每个核子放出的平均能量约为1 MeV，1 kg 铀全部裂变放出的能量相当于2 500 t优质煤燃烧时释放的能量,裂变时能产生几万度的高温．3．铀核裂变的条件（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．4．裂变过程为什么能放出能量中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量.错误!U裂变是很常见的一种重核裂变，它裂变的反应物和生成物有多种，其中有两种很典型的反应是：错误!U＋错误!n→错误!Xe ＋错误!Sr＋2错误!n错误!U＋错误!n→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n在重核裂变过程中,核反应满足电荷数守恒和质量数守恒．但反应前后质量不同,发生了质量亏损，释放出能量．计算一个铀核在上述第二种裂变过程放出的能量．已知m（错误!U)＝235。
《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。
核物理学中的裂变链反应和自持链式反应
核物理学中的裂变链反应和自持链式反应在核物理学的广袤领域中，裂变链反应和自持链式反应无疑是极为重要的概念。
它们不仅在理论研究中具有关键地位，更是在能源生产、军事应用等实际领域发挥着巨大作用。
要理解裂变链反应，首先得明白什么是核裂变。
简单来说，核裂变就是一个重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程。
在这个过程中，会释放出大量的能量以及中子。
而裂变链反应，则是指由单个核裂变事件引发的一系列连续的核裂变。
想象一下这样的场景：一个铀-235 原子核吸收了一个中子后发生裂变，释放出能量的同时还产生了几个新的中子。
这些新产生的中子又有可能被其他铀-235 原子核吸收，从而引发新的裂变。
如此一来，一个接一个的原子核发生裂变，就像链条上的环节一样，一环扣一环，形成了裂变链反应。
那么，什么样的条件才能促成裂变链反应的持续进行呢？这就涉及到几个关键因素。
首先是燃料的浓度和质量。
以铀为例，如果铀-235的浓度过低或者燃料的质量太小，那么中子在逃出燃料之前引发新裂变的概率就会大大降低，难以形成持续的链反应。
其次是中子的能量和速度。
只有具有适当能量和速度的中子，才能有效地引发核裂变。
此外，还需要考虑燃料的几何形状和周围的环境等因素。
当裂变链反应能够在没有外部干预的情况下，持续不断地进行下去，就形成了自持链式反应。
自持链式反应是一种非常特殊的状态，它意味着系统能够自我维持，不断地产生能量和新的中子。
自持链式反应在核电站中得到了应用。
在核电站的核反应堆中，通过精心设计和控制，使裂变链反应能够稳定地进行，从而持续产生大量的热能。
这些热能被用来将水加热成蒸汽，驱动涡轮机发电。
然而，要实现安全、稳定的自持链式反应并非易事。
需要严格控制反应堆中的中子数量、燃料浓度、反应速率等参数，以防止反应失控。
一旦出现失控，就可能导致严重的核事故，给人类和环境带来巨大的灾难。
在军事领域，原子弹的爆炸就是基于快速的、不受控制的自持链式反应。
当大量的高浓缩铀或钚在极短的时间内发生裂变，释放出巨大的能量，就会产生极其强大的爆炸威力。
2013年沪科物理选修3-5课件：第5章5.2
为中子， 为待求粒子， 为 X 的个数， X a
则 X 为________， a＝________.以 mU、 Ba、 m
141 92 mKr 分别表示235 U、 56Ba、 Kr 核的质量， 92 36
mn、mp 分别表示中子、质子的质量，c 为 光在真空中传播的光速，则在上述核反应 过程中放出的核能 ΔE＝________.
即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积 太小，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，故A、B均错．
在裂变反应中核子数是不会减小的，铀裂变的 质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数
是不会减小的，因此选项C错．重核裂变为中等
质量的原子核时，由于平均质量减小，要发生
质量亏损，从而释放出核能，故选项D正确．
二、链式反应及其条件 铀核裂变时释放出的几个中子又轰击其他铀核 产生裂变，释放出的中子又轰击重原子核„„， 这样的反应一代接一代的进行下去的过程，叫 链式 做裂变的____反应．通常把裂变物质能够发生
临界 链式反应的最小体积叫做____体积，相应的质
量叫做____质量． 临界
三、裂变反应堆 裂变材料 1．裂变反应堆的基本构造：________(核燃料)，
235 s)消耗的 92U
【思路点拨】
根据裂变反应遵循电荷数和质
量数守恒可确定X和a，再由ΔE＝Δmc2求裂变
释放的核能，注意这个结果只是一个铀核裂变
时释放的．
【自主解答】 (1)由反应方程可知：X 为1n，a 为 3，释放的能量为 ΔE＝(mU 0 －mBa－mKr－2mn)c2. (2)因电站发电效率为 40%， 故电站消耗 235 U 的功率为 1.00×106 P P′ ＝ kW ＝ kW ＝ 40% 40% 2.5×106 kW. 235 电站每年消耗 U 的能量为 W ＝ Pt ＝ 2.5×109×3.15×107J ＝ 7.875×1016 J，
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.。
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。
高中物理第四章原子核第五节裂变及聚变课件粤教版选修3-5
3．为了使铀核裂变时放出的中子再引起其他铀核裂 变，使裂变反应不断地进行下去，形成链式反应，最好 是利用铀 235；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，链式反应 就不会发生．
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
判断正误 (1)裂变中放出的中子数目是固定的 3 个中子．(×) (2)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链 式反应．(√)
答案：D
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
知识点二 受控热核反应 提炼知识 1．核聚变：比铁轻的两个轻核聚合成一个较重的核 时，会释放出能量来，我们把这种核反应叫核聚变．
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
2．热核反应：要使核发生聚变，必须使它们接近到 10 －15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围．由于原子 核都是带正电的，要使它们接近到这种程度，必须克服电 荷之间强大的斥力．这就要使核具有足够的动能，就要给 核加热，物质达到几百万度以上的高温时，原子的核外电 子已经完全和原子脱离，这时小部分原子核就具有足够的 动能，能够克服相互间的库仑斥力，在互相碰撞中接近到 可以发生聚变的程度．因此，这种反应又叫作热核反应．
(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．
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
(2)核子分裂：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 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.
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
2023年高三物理二轮专题复习原子核
例：关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( D )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到 了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是
成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常
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
二、核反应 3.核聚变 （1）聚变反应：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。 （2）典型聚变反应： （3）反应条件：轻核的距离要达到10－15m以内， 聚变可以通过
高温来实现，因此又叫热核反应。 （4）核聚变的应用：核武器——氢弹；太阳能；探索可控热核反应
重核裂变与轻核聚变的比较
重核裂变
轻核聚变
重核分裂成两个或多个中等质量的原 两个轻核结合成质量较大的原子核，
反应原理
子核，放出核能
放出核能
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
原料的蕴藏 量
核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤 其用于核裂变的铀235在铀矿石中只
射线种类
组成
α射线
α粒子是氦原 子核He
β射线
β粒子是高速 电子流e
γ射线
波长很短的 电磁波
速度 约c 接近c 等于c
贯穿本领 电离作用 很小，一张薄纸
很强 就能挡住 很大，能穿过几
较弱 毫米厚的铝板 最大，能穿过几
很小 厘米厚的铅板
3.原子核的组成 质子的发现：1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。 中子的发现：1932年查德威克用α粒子轰击铍(Be)原子核获得了
高中物理选修3-5精品学案：19.6 核裂变
第6节核裂变学习目标核心提炼1.知道重核的裂变反应。
1个概念——核裂变1个条件——链式反应条件2.知道链式反应的产生条件。
3.了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型。
4.知道核电站的工作模式。
一、核裂变及链式反应阅读教材第83～85页内容，知道重核裂变的产物及链式反应产生的条件。
1.核裂变：重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的核反应。
2.铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典型的裂变是23592U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n。
3.链式反应：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核裂变的链式反应。
4.临界体积和临界质量：把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。
5.核裂变的能量：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化学能。
思考判断(1)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出3个中子。
()(2)裂变中放出的中子数目是固定的3个中子。
()(3)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应。
()[答案](1)×(2)×(3)√二、核电站阅读教材第85～86页内容，了解核反应堆的工作原理。
1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒。
(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水做慢化剂。
(3)控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒。
镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。
2.工作原理：核燃料裂变释放的能量，使反应区温度升高。
3.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。
同时也使反应堆冷却。
高一物理裂变和聚变
235 92 235 92
1 +0 1 +0 89 + 36 92 + 36 1 0 1 0
U n U n
→144 56
141 →56
Ba Ba
Kr +3 n Kr +3 n
请计算铀裂变时释放的能量 已知铀核裂变的反应：
１、地球上没有任何窗口能够经受 如此高的温度；
２、如何约束聚变所需的燃料。
惯性约束
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳的中心发生核聚变，放出巨大
能量，太阳；这个天然的的核聚变
过程已经发生了好几十亿年。
/ 云交易平台 云交易
见王爷起身离去 赶快替她家仆役恭送王爷 来之前 他因为没什么更衣就直接到咯怡然居 同时吩咐秦顺儿将衣裳带到那里再换 现在见到那番情景 他哪里还敢那里换衣裳 只 得是先回咯书院再说 秦顺儿别晓得那是怎么壹回事儿 以为两各主子又发生咯啥啊变故 吓得没敢出声儿 只是悄悄地跟在咯他の身后 壹起回咯朗吟阁 第壹卷 第862章 听命 王爷晓得 现在の水清既需要他の相依相伴 但是也实在是非常需要壹段独处の时间 来慢慢地消化两各人之间の尴尬 所以他才会主动地退回到咯朗吟阁 而将那段独处の时间 留给咯月影来负责 毕竟月影是她の贴身丫环 压力自然会比他小很多 总比他在壹旁更能有效地缓解她の别适 月影果然没什么辜负他の期望 送完王爷回来 她赶快将膳房早已 经准备好の晚膳端咯过来 放在外间屋 然后进到卧房 朝水清说道：“仆役 晚膳都准备好咯 热热乎乎の呢 赶快趁热吃咯吧 壹天都没正经吃口东西 当心胃又要痛咯 奴婢那 就服侍您 好吗？”刚刚虽然她の头壹直埋在锦被里 但是月影和王爷两各人の对话 她当然听得壹清二楚 他吩咐咯月影好好当差 而且开宗名义先予说明别再追究那各小丫环 白天当差别力の罪责 他已经宽宏大量到那种程度 假设她还别让月影服侍 那别是存心忤逆他吗？她自己那壹天来多次の失礼行为完全是罪别可恕 想必他早就憋着壹肚子の火 没处撒没处泄 现在假设继续违抗他の命令 岂别是授他以口实 以此为借口 迁怒于月影？将主仆两各人の处罚全都落在月影壹各人の身上 水清当然是心疼别已 与其那样 还 别如直接处罚她自己呢 迫于他那番无形の压力 水清只得乖乖地起咯床 下咯地 任由月影帮着她完成咯穿衣、净手、布菜等事项 待她喝到热乎乎の青菜粥 吃着香香甜甜の饽 饽 胃里顿时暖盈盈起来 虽然她仍是壹直躲避着月影の目光 但是她别再抗拒月影の精心服侍 既是别想惹他发怒 也是因为月影与她情同姐妹 确实如他所预料の那样 与月影 相处总比与他相处容易得多 用过晚膳 月影开始着急忙慌地为她精心梳妆 由于头发实在是太乱咯 水清也就任由咯她の摆布 而月影则因为事先已经晓得王爷壹会儿还要过来 于是她下决心要拿出自己の看家本领 将水清打扮得漂漂亮亮の 壹边手中忙各别停 月影壹边喜滋滋地地心中暗想：爷若是见到她家仆役又恢复咯端庄美貌の模样 别晓得会有 多高兴 更会喜欢得别得咯 月影在喜滋滋地想着两各主子夫妻恩爱の场景 却是将水清惹得很是别耐烦咯 因为马上就要歇息 她以为月影只是将她の头发梳理顺通 然后再随便 别上壹各簪子而已 谁想到怎么那么半天还没什么弄完 待她朝镜子里壹瞧 别禁大惊失色：“月影 您弄那么复杂做啥啊？壹会儿别就睡觉咯吗？”“仆役 奴婢只是给您梳咯 壹各最简单の样式呢 壹点儿也别复杂 ”“那还别复杂？那各 干吗要梳两各发髻啊？壹会儿躺倒在床上 明天早上还别是壹堆乱蓬蓬の杂草？”“仆役 乱蓬蓬那是明天早上 の事情 只要现在漂漂亮亮の就成咯呗！”第壹卷 第863章 梳妆水清根本就别在乎现在是否漂漂亮亮 她现在只有壹各心愿 那就是赶快完成梳妆 赶快躺到床上去 毕竟他刚 才已经发过话 别要等他回来 虽然没什么亲自服侍他就寝确实是壹件极别守妇道の事情 但是既然他已经发咯话 而她又格外地抵触与他の正面接触 反正也有秦顺儿和月影两 各人呢 于是急于就寝の水清别耐烦地说道：“您赶快着点儿吧 就把头发梳顺溜咯 拿支簪子别上就成咯 ”月影哪里肯就那么敷衍咯事 她壹门心思都放在如何将她家仆役打 扮得花枝招展の模样 梳头只是第壹步 壹会儿她还要给水清施粉、上妆、薰香呢 沉浸在幸福之中の月影根本没什么听出来水清の弦外之音 壹边手脚别停 壹边随口答咯壹 句：“仆役 壹会儿爷还要过来呢！”“爷过来怎么咯？”“仆役！瞧您说の 爷过来当然要怎么咯！您只有打扮得漂漂亮亮 水水灵灵 爷才会越看越高兴 越看越喜欢啊！” 月影の壹番话简直就是给咯水清当头壹棒！被气得简直别晓得说啥啊好！那各月影 分明就是要她“以色侍君”啊！那可真她活咯二十来年 还从来都没什么干过那么丢人现眼 の事情呢！从前他们关系别好の时候她都没什么想过如何向他搔首弄姿、争宠献媚 现在他们关系好咯 她怎么竟然如此寡廉鲜耻起来咯？那还是从前の那各她吗？与其行如此 狐媚下作之事 还别如壹头撞死算咯呢 再者说咯 假设他因为她“色衰而爱驰” 水清宁可现在就赶快停止与他の任何瓜葛 她才别想成为男人手中の玩物 她是具有高尚品格、 崇高气节之人 当然希望他是因为她の才学 她の智慧而心生爱意 绝非因为她那壹点点勉强还能说得过去の姿色 虽然被月影の那番话气结于胸 可是她也晓得月影那是好心好 意 毕竟月影只是壹各丫环 跟她の思想境界根本就别在壹各层次之上 月影只是晓得通过外在の容貌吸引他の目光 赢得他の宠爱 而水清看重の则只是两各人在精神世界の思 想交流 既然跟她讲别清楚那些大道理 于是水清只好反其道而行之 明知故问道：“月影 那我来问问您 您说壹会儿爷过来 是打算要做啥啊？”“那还用问！爷过来当然是看 望您啊？”“唉呀 月影还晓得爷壹会儿过来是看望您家仆役
重核裂变和链式反应,反应堆和核电站
问题：这么大的能量，是否安全？
为了核电站的安全，设置了4道屏障：
1、陶瓷芯块—Βιβλιοθήκη 将绝大部分裂变产物留在芯 块内 2、锆合金燃料包壳——把芯块密封在包壳内 3、压力壳
4、安全壳——防辐射泄漏
四道屏障同时失效的可能性是极小的。
The End
1 0
92 36 1 Kr 141 Ba 3 56 0 n +201Mev
U n
但，现在还不尽完美
铀核裂变示意图
发现问题：
若要持续、大量的获得核能
解决问题：重的原子核俘获一个中子以后发生裂变放出中子，如 果这些中子又引起其他的核裂变，使得裂变不断地进行下去，释 放出越来越多的能量。这种反应叫链式反应。
重核裂变&链式反应
重核裂变 链式反应
发现问题：
天然放射现象发现后，人们知道原子核的衰 变过程中伴有核能的释放。原子核的核能如 何被人类利用呢？
解决问题：
①核力即核子间有核力作用。核力是一种强 相互作用 ②原子核的结构发生变化时，释放能量。叫 做核能。
解 决 问 题：
235 92
1939年德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼，用 中子轰击铀核时发现的重核的裂变叫重核裂变，就 是一个重核分裂成了两个中等质量的核，同时释放大 量的能量。
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。 如果铀235的体积超过了它的临界体积，只要 有中子进入铀块，会立即引起铀核的链式反 应，在极短时间内就会释放出大量的核能， 发生猛烈的爆炸。 原子弹就是根据这个原理制成的。 问题：发生链式反应有 条件吗 能用做什么？
做原子弹
原子弹： 铀核裂变时
一、反应堆： 用人工方法控制核裂变链式反应速度并获得核 能的装置叫做反应堆。 反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制棒、 冷却系统和防护层等构成。
高中物理第五章原子核4_5核裂变与核聚变“基本”粒子课件新人教版选择性必修3
【解析】选D。23940Th 和 23941Th 质量数都是234,故A错误;β衰变的实质:β衰变 时释放的电子是由核内一个中子转变成一个质子的同时释放出来的,故B错误;
该核反应方程为
23940Th
23941Th
0 1
e，故C错误;衰变过程中有质量亏损,所以精
确地讲,一个 23940Th 核的质量比一个 23941Th 核与一个β粒子的质量和要大,故D
用。由于原子核都带正电,要使它们接近到这种程度,必须克服巨大的_库__仑__斥__
_力__,这就要求原子核具有足够的动能,有一种方法就是把它们加热到很高的温
度,温度高达_几__百__万__开尔文,因此聚变又叫_热__核__反__应__。
4.应用:目前,人工产生的热核反应主要用在核武器上,那就是_氢__弹__,需要用_原__
(3)常见的裂变方程:
①
U 235
92
1 0
n
139 54
Xe
95 38
Sr
2
1 0
n。
②
U 235
92
1 0
n
144 56
Ba
89 36
Kr
3
1 0
n。
2.链式反应的条件: (1)由慢中子轰击。 (2)铀块的体积大于临界体积,或铀块的质量大于临界质量。 以上两个条件满足一个,则另一个条件自动满足。 3.裂变反应的能量: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。
正确。
2.(多选)核电站利用原子核裂变的链式反应获得能量进行发电。已知
核物理学中的裂变链反应和自持链式反应
核物理学中的裂变链反应和自持链式反应在核物理学的广袤领域中，裂变链反应和自持链式反应是两个至关重要的概念，它们不仅在理论研究中具有深远的意义，更是在实际应用中发挥着巨大的作用。
让我们先来理解一下什么是裂变链反应。
简单来说，裂变链反应就是一个原子核发生裂变后，产生的中子又去撞击其他原子核，引发更多的原子核裂变，如此循环往复。
就好像推倒了第一块多米诺骨牌，引发了一系列连续的反应。
当一个重原子核，比如铀-235 或钚-239，吸收一个中子后，它会变得不稳定，进而分裂成两个或多个较轻的原子核，同时释放出大量的能量和几个中子。
这些释放出的中子，如果具有足够的能量并且能够被其他可裂变的原子核吸收，就会引发新的裂变事件。
这就是裂变链反应的基本过程。
举个例子，假设一个铀-235 原子核发生裂变，释放出 2 个中子。
如果这 2 个中子都能够被其他铀-235 原子核吸收并引发裂变，那么就会产生 4 个中子。
这 4 个中子再继续引发裂变，产生 8 个中子……以此类推，裂变反应的规模会迅速扩大。
然而，要实现持续的裂变链反应，也就是自持链式反应，并不是那么容易的。
这需要满足一定的条件。
首先，燃料的浓度和纯度至关重要。
如果燃料中可裂变物质的浓度太低，那么中子在逃出系统之前与可裂变原子核发生碰撞的概率就会很小，难以维持链式反应。
同理，燃料的纯度也会影响反应的进行，杂质的存在可能会吸收中子，从而阻碍链式反应的持续。
其次，中子的泄漏也是一个需要考虑的因素。
在一个核反应堆中，如果中子在没有引发裂变之前就逃出了反应系统，那么链式反应也无法自持。
为了减少中子的泄漏，反应堆的设计通常会采用适当的形状和尺寸，以增加中子在系统内的停留时间和与可裂变原子核的碰撞机会。
另外，中子的速度也对自持链式反应有影响。
快中子往往难以被可裂变原子核吸收，因此需要通过减速剂来降低中子的速度，使其成为热中子，提高被吸收的概率。
在实际应用中，核反应堆就是利用自持链式反应来产生能量的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.工作原理：核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高. 3.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. 4.核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和放射性物质对 水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需 要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线， 核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下.
常见的裂变方程： ①23592U+10n→13654Xe+9038Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+1010n ②23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n
重核裂变的实质： (1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等 质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程. (2)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、链式反应 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：发生裂变物质的体积大于临界体积或裂 变物质的质量大于临界质量.
三、核电站 1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要 由以下几部分组成： (1)燃料：铀棒. (2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重 水或普通水作慢化剂. (3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法调节中子 的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子 的特性，就可以容易地控制链式反应的速度.
【要点整合】 1.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.
(2)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的 升降，就能使反应堆安全正常地工作. (3)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，把内能传输出去，用 于推动蒸汽机，使发电机发电.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.
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大. (3)对环境的污染要比火力发电小.
第十九章 原子核 6. 核 裂 变
重点：1.裂变和链式反应及裂变方程的书写. 2.了解核反应堆和核能的应用.
难点：临界质量和链式反应速度的控制.
1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子 轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了 第一步．
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+10n → 14456Ba+ 8936Kr+310n.