69重核裂变和链式反应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
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
铀核的裂变
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。
裂变产物：多种多样
+
++
Байду номын сангаас
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
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （1）一个铀核裂变释放的能量 解 亏损质量：
释放能量：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （2）试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量？
解 1kg铀中含铀核数量为： N个铀核裂变放出能量为：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡 和氪，同时放出三个中子，其核反应方程式：
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应的过程
如图为核裂变示意图
（1）重核裂变是一种天然现象吗？ （2）只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反 应中只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应
定义：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。
根据链式反应的原理，似乎任何铀块只 要有中子进入，都能发生链式反应
但事实并非如此
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
2024版第六节重核的裂变共13张PPT
10
03
重核裂变的实验方法与观测技术
2024/1/29
11
裂变实验的基本方法与原理
静态裂变实验
通过测量静止重核自发裂变产生的碎片来研究裂变过程。这种方法可以精确测量裂变碎片的质量、电荷和动能分 布。
动态裂变实验
利用加速器加速重核至一定能量后诱发裂变，通过测量裂变碎片的飞行时间、角度和能量来研究裂变过程。这种 方法可以研究不同入射能量下的裂变特性。
7
原子核的液滴模型与裂变机制
2024/1/29
原子核的液滴模型
将原子核视为由核子组成的液滴，通过表面张力和库仑斥力维持平衡。当原子核吸 收中子后，液滴变得不稳定，可能发生裂变。
裂变机制
重核裂变通常通过慢中子或快中子轰击引发。中子被吸收后，原子核形成激发态的 复合核，经过一系列内部结构调整和能量释放，最终分裂成两个或多个中等质量的 核碎片。
高精度寿命测量 通过测量重核裂变产物的半衰期等参数，研究裂 变过程中的核结构变化和反应动力学。
高精度角分布测量
3
利用高精度探测器阵列，对重核裂变产物的角分 布进行测量，以揭示裂变过程中的核形状变化和 反应机制。
2024/1/29
21
重核裂变理论模型的完善与发展
2024/1/29
微观理论模型的深入研究
基于量子力学等微观理论，深入研究重核裂变的微观机制和核结 构效应，提高理论模型的精度和可靠性。
宏观-微观理论模型的结合
将宏观模型和微观模型相结合，综合考虑核的宏观性质和微观结构 效应，建立更完善的重核裂变理论模型。
多体理论模型的发展
发展多体理论模型，考虑重核裂变过程中多个核子的相互作用和关 联效应，以更准确地描述裂变过程。
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．
高中物理选修3-5优质课件：19.6 核裂变
Nhomakorabea03
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋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
(2)核电站发电有什么优点？
答案 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能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (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.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋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
(2)核电站发电有什么优点？
答案 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能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (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.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
高中物理第十九章原子核6重核的裂变课件新人教版选修3
(2)由爱因斯坦质能方程，得 ΔE＝Δmc2＝0.193 3×931.5 MeV≈180.06 MeV. 【答案】 (1)0.193 3 (2)180.06 MeV
点拨： ①根据质量数和电荷数守恒，写出裂变方程． ②计算出裂变前后质量亏损 Δm. ③根据质能方程 ΔE＝Δmc2 计算出裂变释放的核能．
答案：AC
点拨： ①核电站的核裂变为可控核反应，所放出粒子从核反应方程中看 出． ②结合临界体积和半衰期的概念去分析 B、D 两项．
要点二 核电站的结构及工作原理 1．主要组成：核电站的核心设施是核反应堆．如图所示．
它的主要部件列表如下：
部件 核燃 名称 料
慢化剂
控制棒 热循环介质 保护层
采用 的材
拓展 核反应堆的类型 (1)气冷式反应堆：即采用冷气体作为冷却剂，如空气、二氧化碳 等，英国大多数核电站的反应堆是气冷式的．
(2)水冷式反应堆： ①压水堆与沸水堆． 在正常运动条件下，压水堆内的水由于受到很高的压力，始终处 于“液态”，我国已建成的秦山核电站(一期)和大亚湾核电站以及秦 山二期、岭澳和田湾核电站均采用压水堆．沸水反应堆内的水处于气、 液共存的状态． ②轻水堆与重水堆． 氢有三种同位素：氕、氘、氚．普通水中的氢原子是“氕”，这 种水称为“轻水”；若水中的氢原子是“氘”，则称为“重水”，“轻 水堆”和“重水堆”的区别在于反应堆的冷却剂、慢化剂是“轻水” 还是“重水”．秦山三期核电工程采用的是重水堆．
【答案】 C
变式训练 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
点拨： ①根据质量数和电荷数守恒，写出裂变方程． ②计算出裂变前后质量亏损 Δm. ③根据质能方程 ΔE＝Δmc2 计算出裂变释放的核能．
答案：AC
点拨： ①核电站的核裂变为可控核反应，所放出粒子从核反应方程中看 出． ②结合临界体积和半衰期的概念去分析 B、D 两项．
要点二 核电站的结构及工作原理 1．主要组成：核电站的核心设施是核反应堆．如图所示．
它的主要部件列表如下：
部件 核燃 名称 料
慢化剂
控制棒 热循环介质 保护层
采用 的材
拓展 核反应堆的类型 (1)气冷式反应堆：即采用冷气体作为冷却剂，如空气、二氧化碳 等，英国大多数核电站的反应堆是气冷式的．
(2)水冷式反应堆： ①压水堆与沸水堆． 在正常运动条件下，压水堆内的水由于受到很高的压力，始终处 于“液态”，我国已建成的秦山核电站(一期)和大亚湾核电站以及秦 山二期、岭澳和田湾核电站均采用压水堆．沸水反应堆内的水处于气、 液共存的状态． ②轻水堆与重水堆． 氢有三种同位素：氕、氘、氚．普通水中的氢原子是“氕”，这 种水称为“轻水”；若水中的氢原子是“氘”，则称为“重水”，“轻 水堆”和“重水堆”的区别在于反应堆的冷却剂、慢化剂是“轻水” 还是“重水”．秦山三期核电工程采用的是重水堆．
【答案】 C
变式训练 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
重核的裂变PPT课件
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 石墨或重水作慢化剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，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．
答案：D
拓展二 核电站
1．核电站的核心设施是核反应堆，核反应堆主要由 以下几部分组成：
(1)燃料：浓缩铀 235； (2)减速剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反应，采用 石墨、重水或普通水做减速剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利 用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式 反应的速度．
4．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生 链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫 作临界质量．
5．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于 或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临 界质量．
判断正误
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．(×)
答案：D
名师点评 解答本题的关键是把握质量数守恒和电荷数守恒．
2．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一 种裂变反应23592U＋10n→14456Ba＋3869Kr＋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
W＝P′t＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J. 产生这些能量消耗的铀核的数目为 n＝ΔWE＝27..7887×5×101－01161＝2.83×1027 个． 每年消耗29325U 的质量为 M＝nmU＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 103.7 kg.
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，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．
答案：D
拓展二 核电站
1．核电站的核心设施是核反应堆，核反应堆主要由 以下几部分组成：
(1)燃料：浓缩铀 235； (2)减速剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反应，采用 石墨、重水或普通水做减速剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利 用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式 反应的速度．
4．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生 链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫 作临界质量．
5．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于 或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临 界质量．
判断正误
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．(×)
答案：D
名师点评 解答本题的关键是把握质量数守恒和电荷数守恒．
2．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一 种裂变反应23592U＋10n→14456Ba＋3869Kr＋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
W＝P′t＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J. 产生这些能量消耗的铀核的数目为 n＝ΔWE＝27..7887×5×101－01161＝2.83×1027 个． 每年消耗29325U 的质量为 M＝nmU＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 103.7 kg.
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.
重核的裂变 高中物理选修教学课件PPT 人教版
吸收中子能力很强，用 以控制反应速度
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
燃料棒—铀棒
由浓缩铀（铀235 占3%~4%）制成 ，放核能
慢化剂
核反应堆示意图
附在铀棒周围；用石墨、重水 或普通水，使裂变产生的中子 减速，以便铀235的吸收
核电站——核反应堆——可控链式反应
核子平均质量 平均结合能
核子的平均结合能随质量数的变化
物理学中把重核分裂成两个中等质量的核时，释放出核能的反应叫做 核裂变
裂变的过程中能释放出巨大的能量
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
铀核发生裂变时的产物不是唯一的，具有多样性，且都具有放射性
核裂变会产生 更多的中子
裂变时会同时放出多个中子
定义：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。
根据链式反应的原理，似乎任何铀块只 要有中子进入，都能发生链式反应
但事实并非如此
铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素
通常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。
19.6 重核的裂变
-----选修3—5
_原__子__核__ _电___子__
在核物理学中，原子 核在其他粒子的轰击 下产生新原子核的过 程，称为核反应．
研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二 者之间并不成正比关系 其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：
核子的平均质量是： 原__子___核__的__质_电站，每 年只消耗30吨左右的浓缩铀
火电站
同样功率的火电站， 每年要烧煤250万吨
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。
19.6重核的裂变 课件(人教版选修3-5)
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这会造成核子间的距离增大由于核子间的距离增大所以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23个中子这些中子又引起其他铀核裂变就这样裂变会不断地进行下去
1.核子是怎样分裂的? 提示: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,这会 造成核子间的距离增大, 由于核子间的距离增大,所以核力
C错；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量 对外释放，D对.
(1)重核发生裂变的条件是: ①要俘获慢中子;
②体积大于临界体积.
(2)重核裂变释放核能的原因是:重核核子的平均质量大于 中等核子的平均质量.
1.核电站的核心是核反应堆，铀核的链式反应可以在人工
控制下使核能安全“舒缓”的释放出来.试分析核裂变反应 堆的主要结构、主要组成部分和作用.
【解析】选C.239 Pu 和 94
239 92
U 的质量数相同，但质子数和中子
239 数都不相同，衰变方程为：92 U 2 0 e＋239 Pu， 1 94
即 239 U 经过2次β衰变而产生 239 Pu. 92
94
4.铀核裂变时，对于产生的链式反应的条件，下列说法中
正确的是( )
A.铀块的体积超过它的临界体积时，链式反应就一定能发
组,发电站的核能来源于 ① ②
235 92 235 92 235 92
U 的裂变,现有四种说法:
U 原子核中有92个质子,143个中子; U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核,反应
1 1 方程式为 235 U 0 n 139 Xe 95 Sr 2 0 n; 92 54 38
1.核子是怎样分裂的? 提示: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,这会 造成核子间的距离增大, 由于核子间的距离增大,所以核力
C错；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量 对外释放，D对.
(1)重核发生裂变的条件是: ①要俘获慢中子;
②体积大于临界体积.
(2)重核裂变释放核能的原因是:重核核子的平均质量大于 中等核子的平均质量.
1.核电站的核心是核反应堆，铀核的链式反应可以在人工
控制下使核能安全“舒缓”的释放出来.试分析核裂变反应 堆的主要结构、主要组成部分和作用.
【解析】选C.239 Pu 和 94
239 92
U 的质量数相同，但质子数和中子
239 数都不相同，衰变方程为：92 U 2 0 e＋239 Pu， 1 94
即 239 U 经过2次β衰变而产生 239 Pu. 92
94
4.铀核裂变时，对于产生的链式反应的条件，下列说法中
正确的是( )
A.铀块的体积超过它的临界体积时，链式反应就一定能发
组,发电站的核能来源于 ① ②
235 92 235 92 235 92
U 的裂变,现有四种说法:
U 原子核中有92个质子,143个中子; U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核,反应
1 1 方程式为 235 U 0 n 139 Xe 95 Sr 2 0 n; 92 54 38
人教版高中物理选修3-5课件19.6重核的裂变
Δm 0.35781027 kg
释放出的能量为
ΔE Δmc2 201MeV
1kg铀全部裂变，它放出的能量相当于2800t 优质煤完全燃烧时释放的能量．
3、链式反应
用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变， 释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也 就是链式反应．
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．
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
二、核电站 解决能源危机的根本途径——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。
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂 链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
原子弹
（1964.10.16）中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
5、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
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。
4、链式反应的应用：原子弹
原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨， 试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压， 致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上 形成一个巨大的弹坑．
在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的 玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动植 物全部死亡．
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
5
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
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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爆 发生链反应 炸
235 92
U
＋
1 0
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97 40
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91 36
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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。
14
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。
府抢在德国之前抓紧研制原子弹。
2
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。
• 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。
10
• 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
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
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
6
核能开发的历史进程
1. 核军备竞赛：盟国之争 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
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 4
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 –好的理由：应该让全人类知道它的威力
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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 链反应(self-sustaining chain reaction)。
7
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 5. 1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故，
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。
12
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
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。
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2
一、反应堆
用人工的方法控制核裂变链式反应速 度获得核能的装置，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。
由于多重安全系统发挥作用，后果不严重 6. 核聚变
8
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。
• 什么叫重核裂变？重核在什么情况下才能 发生裂变呢？
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
5
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 –好的理由：应该让全人类知道它的威力
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
3
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 4. 1943年1月－1945年7月。奥本海默在新墨西
1
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
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。
15
• 3、原子弹 p.45
16
杨振宁
17
1964 年 10 月 16 日 中 国爆炸了 第一颗原 子弹。
18
1967 年 6 月 17 日 中 国爆炸了 第一颗氢 弹。
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