《核裂变》课件资料讲解
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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。
核裂变课件
综合解题方略——核反应中动量和能量相结合的问题
在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、 重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与21H 核碰撞减 速，在石墨中与162 C 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．
核裂变
1.基本知识 (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29352 U＋10n―→14546 Ba＋8396Kr＋ 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 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 ．
产生这些能量消耗的铀核的数目： n＝ΔEE＝72..87785××110－ 01161≈2.83×1027(个) 故每年消耗 235U 的质量为 M＝nmU＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 103.7 kg. 【答案】 (1)01n 3 (mU－mBa－mKr－2mn)c2 (2)1 103.7 kg
(2)有一座发电能力为 P＝1.00×106 kW 的核电站，核能 转化为电能的效率 η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全 是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能 ΔE ＝2.78×10－11J，核的质量 mU＝390×10－27 kg，求每年(1 年 ＝3.15×107 s)消耗的29325U 的质量．
在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应 性强的优点，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电 能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应， 释放出大量核能．
核裂变课件PPT
核裂变能源的优缺点
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
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
人教版高中物理选修35课件：核裂变+(共18张PPT)
（2）发生链式反应的条件： 裂变物质（铀块）的体积大于临界体积，裂变物质的
质量（轴块）大于临界质量。
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、铀裂变时释放的能量
例：已知铀核裂变的反应：
2 9 3 2 5 U + 0 1 n 1 4 5 4 6 B a + 8 3 9 6 K r+ 3 0 1 n
核裂变
自主学习： 阅读教科书P83- P84 核裂变
思考：
1、什么叫核裂变？ 2、铀核裂变的产物？ 3、什么叫链式反应？链式反应的条件？ 4、核裂变时释放的能量及其应用？
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： 原子核的质量 核子数
（3）已知：1吨优质煤完全燃烧时释放的能量大约为E1= 3 ×1010 J, 计算1Kg铀235全部裂变时所释放的能量相当于多
少吨优质煤？ XE E18.23 4 92 10 11 00 J13J2749t
1kg铀全部裂变，它放出的能量接近2800t优质煤完 全燃烧时释放的能量。
=
回顾：核裂变具有哪些特点？ (1)裂变的产物不是唯一的． (2)裂变的同时能放出2～3个(或更多个)中子． (3)裂变过程中能放出巨大的能量． 思考：我们如何利用链式反应中产生的巨大能量？
m U= 3 9 0 .3 1 3 9 1 0 -2 7k g ; m n=1.674910-27kg
m B a=2 3 7 .2 0 1 6 1 0 -2 7k g ; m k r= 1 4 9 .4 0 4 7 1 0 -2 7k g
求：（1）一个铀核裂变释放的能量； （2）试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量？
质量（轴块）大于临界质量。
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、铀裂变时释放的能量
例：已知铀核裂变的反应：
2 9 3 2 5 U + 0 1 n 1 4 5 4 6 B a + 8 3 9 6 K r+ 3 0 1 n
核裂变
自主学习： 阅读教科书P83- P84 核裂变
思考：
1、什么叫核裂变？ 2、铀核裂变的产物？ 3、什么叫链式反应？链式反应的条件？ 4、核裂变时释放的能量及其应用？
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： 原子核的质量 核子数
（3）已知：1吨优质煤完全燃烧时释放的能量大约为E1= 3 ×1010 J, 计算1Kg铀235全部裂变时所释放的能量相当于多
少吨优质煤？ XE E18.23 4 92 10 11 00 J13J2749t
1kg铀全部裂变，它放出的能量接近2800t优质煤完 全燃烧时释放的能量。
=
回顾：核裂变具有哪些特点？ (1)裂变的产物不是唯一的． (2)裂变的同时能放出2～3个(或更多个)中子． (3)裂变过程中能放出巨大的能量． 思考：我们如何利用链式反应中产生的巨大能量？
m U= 3 9 0 .3 1 3 9 1 0 -2 7k g ; m n=1.674910-27kg
m B a=2 3 7 .2 0 1 6 1 0 -2 7k g ; m k r= 1 4 9 .4 0 4 7 1 0 -2 7k g
求：（1）一个铀核裂变释放的能量； （2）试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量？
鲁科版选修3-54.2核裂变课件
第 2 节 核裂变
课标解读
重点难点
1.知道核裂变的概念，知道重核裂 1.链式反应及其释放能量
变中能释放出巨大的能量． 的计算．(重点)
2．知道什么是链式反应． 2．重核裂变的核反应方
3．会计算重核裂变过程中释放出 程式的书写．(重点)
的能量． 3．链式反应及重核裂变
4．知道什么是核反应堆．了解常 的理解．(难点)
铀核的裂变及链式反应
【问题导思】 1．什么是裂变反应？ 2．发生链式反应的条件是什么？ 1．铀核的裂变 (1)两种典型的裂变反应： 29325U＋10n→15461Ba＋9326Kr＋301n 29325U＋10n→9358Sr＋15349Xe＋210n
(2)29325U 核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是 7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是 8.5 MeV，裂变反应中 每个核子释放的能量约 1 MeV.
(2013·海口检测)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
【答案】 D
裂变反应堆的认识
【问题导思】 1．裂变核反应堆由哪几部分组成？ 2．原子弹的反应和核反应堆的反应一样吗？ 3．为什么用重水和石墨作为减速材料？
1．核反应堆的组成 核反应堆由堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部 分组成．其中控制棒用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控 制链式反应的速度．之所以把它叫做“堆”，是因为世界上 第一个核反应堆是用石墨块(用以控制反应速度)和金属铀块 (反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的． 2．核反应堆与原子弹爆炸的比较 原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人 工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来， 人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工 控制链式反应的装置．
课标解读
重点难点
1.知道核裂变的概念，知道重核裂 1.链式反应及其释放能量
变中能释放出巨大的能量． 的计算．(重点)
2．知道什么是链式反应． 2．重核裂变的核反应方
3．会计算重核裂变过程中释放出 程式的书写．(重点)
的能量． 3．链式反应及重核裂变
4．知道什么是核反应堆．了解常 的理解．(难点)
铀核的裂变及链式反应
【问题导思】 1．什么是裂变反应？ 2．发生链式反应的条件是什么？ 1．铀核的裂变 (1)两种典型的裂变反应： 29325U＋10n→15461Ba＋9326Kr＋301n 29325U＋10n→9358Sr＋15349Xe＋210n
(2)29325U 核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是 7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是 8.5 MeV，裂变反应中 每个核子释放的能量约 1 MeV.
(2013·海口检测)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
【答案】 D
裂变反应堆的认识
【问题导思】 1．裂变核反应堆由哪几部分组成？ 2．原子弹的反应和核反应堆的反应一样吗？ 3．为什么用重水和石墨作为减速材料？
1．核反应堆的组成 核反应堆由堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部 分组成．其中控制棒用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控 制链式反应的速度．之所以把它叫做“堆”，是因为世界上 第一个核反应堆是用石墨块(用以控制反应速度)和金属铀块 (反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的． 2．核反应堆与原子弹爆炸的比较 原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人 工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来， 人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工 控制链式反应的装置．
第5节核裂变(22张ppt)
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
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
二、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。
二、核电站
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
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画： 在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的 光芒。
广岛原子弹爆炸震撼视频片段
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。
原子弹在距地面580米的空中爆 炸，在巨大冲击波的作用下，广岛市 的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中 有7.815万人当日死亡，死伤总人数 达20余万，城市化为一片废墟。这是 人类历史上首次将核武器用于实战， 广岛成为第一座遭受原子弹轰炸的城 市。
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% 保加利亚 47.1%
世界核能发电占全部电量1/4
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3% 亚美尼亚 36.4%
中国核电站分布图
核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用， 并具 有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中主要利用铀235（厬U）或钚239 （厱Pu）等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器，通常称为原子弹；主 要利用重氢（dao H，氘）或超重氢（chuan H，氚）等轻原子核的热核反应原理 制成的热核武器或聚变武器，通常称为氢弹。 1964年10月16日，中国自行研制的第一颗原子弹爆炸成功。根据解密的资料， 为了这颗原子弹的爆炸，中国一共花费了28亿人民币。 1967年6月17日，中国又 成功地进行了首次氢弹试验，打破了超级大国的核垄断、核讹诈政策，为中华人 民共和国作出了巨大贡献。
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
二、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。
二、核电站
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
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画： 在遥远的广岛上空，原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的 光芒。
广岛原子弹爆炸震撼视频片段
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。
原子弹在距地面580米的空中爆 炸，在巨大冲击波的作用下，广岛市 的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中 有7.815万人当日死亡，死伤总人数 达20余万，城市化为一片废墟。这是 人类历史上首次将核武器用于实战， 广岛成为第一座遭受原子弹轰炸的城 市。
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% 保加利亚 47.1%
世界核能发电占全部电量1/4
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3% 亚美尼亚 36.4%
中国核电站分布图
核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用， 并具 有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中主要利用铀235（厬U）或钚239 （厱Pu）等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器，通常称为原子弹；主 要利用重氢（dao H，氘）或超重氢（chuan H，氚）等轻原子核的热核反应原理 制成的热核武器或聚变武器，通常称为氢弹。 1964年10月16日，中国自行研制的第一颗原子弹爆炸成功。根据解密的资料， 为了这颗原子弹的爆炸，中国一共花费了28亿人民币。 1967年6月17日，中国又 成功地进行了首次氢弹试验，打破了超级大国的核垄断、核讹诈政策，为中华人 民共和国作出了巨大贡献。
19.6.7 核裂变 课件(人教版选修3-5)
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。
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
二、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。
二、核电站
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1
H31H42
He
01n
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u
氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E mc2 0.01884931.5MeV
Δm 0.35781027 kg
释放出的能量为
ΔE Δmc2 201MeV
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优 质煤完全燃烧时释放的能量．
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．
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．
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
普通炸药
爆炸
铀235 外壳
原
子 弹
Ｕ235
裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
2 1
H31H42
He
01n
氢弹爆炸形成的磨姑云
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳每秒有 7亿吨原子 核参与反应， 辐射的能量 与400万吨 的物质相当。
《核裂变与核聚变》课件
核裂变与核聚变
目 录
• 核裂变简介 • 核聚变简介 • 核裂变与核聚变的比较 • 核裂变与核聚变的前景展望
01
核裂变简介
核裂变的定义
核裂变是指一个重的原子核分裂成两 个或多个较小的原子核，同时释放出 巨大能量的过程。
裂变过程中，质量较轻的原子核在吸 收一个中子后，会发生不稳定状态， 进而分裂成两个或多个较小的原子核 ，同时释放出能量。
02
目前，实现可控核聚变的技术挑战仍然很大，但实验室研究和
部分实验性装置已经取得了一些令人鼓舞的成果。
核聚变在理论上可以为人类提供几乎无限的清洁能源，因此对
03
于解决全球能源危机和环境问题具有重要意义。
03
核裂变与核聚变的比较
核裂变与核聚变的比较
• 核裂变和核聚变是两种不同的核 反应过程，它们在反应过程、能 源产出和环境影响等方面存在显 著差异。
核裂变的原理
01
根据爱因斯坦的质能方程E=mc² ，当原子核分裂时，由于质量的 亏损，会释放出巨大的能量。
02
核裂变过程中，中子吸收后成为 不稳定的重核，重核分裂时释放 出中子和其他轻核，同时释放出 能量。
核裂变的应用
核裂变是核能发电的主要来源之一， 利用铀或钚等重元素进行核裂变反应 释放出能量，推动涡轮机转动产生电 能。
核聚变的原理
核聚变反应需要极高的温度（达到数千万度）和压力（数十 亿大气压）才能使原子核克服它们之间的库仑斥力，实现聚 合。
在这种条件下，原子核之间的聚变速度会非常快，释放出大 量的能量。这个能量可以01
核聚变作为能源的潜力巨大，被认为是未来能源发展的重要方 向之一。
发展前景。随着技术的不断进步和人类对能源需求的不断增加，核能将
目 录
• 核裂变简介 • 核聚变简介 • 核裂变与核聚变的比较 • 核裂变与核聚变的前景展望
01
核裂变简介
核裂变的定义
核裂变是指一个重的原子核分裂成两 个或多个较小的原子核，同时释放出 巨大能量的过程。
裂变过程中，质量较轻的原子核在吸 收一个中子后，会发生不稳定状态， 进而分裂成两个或多个较小的原子核 ，同时释放出能量。
02
目前，实现可控核聚变的技术挑战仍然很大，但实验室研究和
部分实验性装置已经取得了一些令人鼓舞的成果。
核聚变在理论上可以为人类提供几乎无限的清洁能源，因此对
03
于解决全球能源危机和环境问题具有重要意义。
03
核裂变与核聚变的比较
核裂变与核聚变的比较
• 核裂变和核聚变是两种不同的核 反应过程，它们在反应过程、能 源产出和环境影响等方面存在显 著差异。
核裂变的原理
01
根据爱因斯坦的质能方程E=mc² ，当原子核分裂时，由于质量的 亏损，会释放出巨大的能量。
02
核裂变过程中，中子吸收后成为 不稳定的重核，重核分裂时释放 出中子和其他轻核，同时释放出 能量。
核裂变的应用
核裂变是核能发电的主要来源之一， 利用铀或钚等重元素进行核裂变反应 释放出能量，推动涡轮机转动产生电 能。
核聚变的原理
核聚变反应需要极高的温度（达到数千万度）和压力（数十 亿大气压）才能使原子核克服它们之间的库仑斥力，实现聚 合。
在这种条件下，原子核之间的聚变速度会非常快，释放出大 量的能量。这个能量可以01
核聚变作为能源的潜力巨大，被认为是未来能源发展的重要方 向之一。
发展前景。随着技术的不断进步和人类对能源需求的不断增加，核能将
《核裂变和核聚变》课件
安全和环保问题
安全监管
无论是核裂变还是核聚变，都需要严格的安全监管以确保反应堆的正常运行和 事故预防。
环保要求
核能作为一种能源形式，需要符合环保要求，包括减少温室气体排放、降低能 源消耗等。
THANKS 感谢观看
与核裂变不同，核聚变不会产生有害 的放射性废料，因此被认为是清洁和 可持续的能源来源。
核聚变的发现
核聚变的研究始于20世纪初，最早由英国物理学家卢瑟福提出。
1930年代，德国科学家奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼发现核裂变现象，开启了原 子能研究的新篇章。
1950年代，美国科学家首次成功实现氢弹爆炸，标志着核聚变技术的实际应用。
核裂变和核聚变
• 核裂变简介 • 核聚变简介 • 核裂变和核聚变的区别 • 核裂变和核聚变的应用 • 核裂变和核聚变的争议
01 核裂变简介
核裂变的定义
核裂变是指一个重的原子核分裂 成两个或多个较轻的原子核，同
时释放出巨大能量的过程。
这个过程需要消耗一定的能量， 通常由中子撞击引发。
裂变过程中释放出的能量与质量 亏损相关，符合爱和压力下，氢原子 核（如氢和氚）相互碰撞，合并
形成氦原子核并释放能量。
这个过程需要巨大的能量输入， 因此需要特殊的装置（如托卡马 克装置）来产生和控制所需的极
端条件。
核聚变反应释放的能量是核裂变 反应的数倍，且不会产生长期放
射性废料。
03 核裂变和核聚变的区别
反应过程
核裂变
核聚变的争议
技术难题
核聚变技术目前尚未完全成熟， 实现可控的核聚变反应仍存在许 多技术难题，需要进一步研究和
探索。
资源限制
核聚变所需的燃料（如氚）相对 稀少，地球上的储量有限，这也 限制了核聚变作为能源的可行性
19.6核裂变(共31张PPT)
求：（3）已知1吨优质煤完全燃烧时释放的能量为 计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量相当于多少吨优质煤？
【解析】
作业
教科书88页“问题与练习”中的第3题、4题、5题
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
3.链式反应的条件： ①有足够浓度的铀235。
防止杂质吸 收中子，影 响链式反应
②有足够的慢中子。
③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.原子弹：足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg则发生爆炸。
第6节 核裂变
1．核裂变 （1）核裂变：物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应 叫做裂变．
（2）核裂变的 过程演示图：
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。
（3）铀核裂变的一种反应方程：
→ U 235
92
+
1 0
n
141 56
控制棒
镉
吸收减速后的中子，控制反应速度
冷却剂
水或液态钠
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
防护层
金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生物体的侵害
（3）核电站工作流程
工作原理： 核燃料裂变释放 能量，使反应区 温度升高
靠水和液态金属钠在反 应堆内外的循环流动， 把产生的热量传输出去
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
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
【解析】
作业
教科书88页“问题与练习”中的第3题、4题、5题
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
3.链式反应的条件： ①有足够浓度的铀235。
防止杂质吸 收中子，影 响链式反应
②有足够的慢中子。
③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.原子弹：足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg则发生爆炸。
第6节 核裂变
1．核裂变 （1）核裂变：物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应 叫做裂变．
（2）核裂变的 过程演示图：
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。
（3）铀核裂变的一种反应方程：
→ U 235
92
+
1 0
n
141 56
控制棒
镉
吸收减速后的中子，控制反应速度
冷却剂
水或液态钠
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
防护层
金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生物体的侵害
（3）核电站工作流程
工作原理： 核燃料裂变释放 能量，使反应区 温度升高
靠水和液态金属钠在反 应堆内外的循环流动， 把产生的热量传输出去
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
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
原子弹核裂变ppt讲解
原子核
第1节 核裂变
1
核反应
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．
原 子 核
电子
2
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： 原子核的质量 核子数
3
核子平均质量
D E
F
O
Fe
平均结合能
F
CB
C B
A Z
E
A
D
O
Fe
z
核子的平均结合能随质量数的变化
4
一.核裂变
1.核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放
出核能的反应叫做核裂变．
5
2、铀核的裂变 （1）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。
12
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
13
二、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。
14
二、核电站——慢中子反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
15
核电站
核心设施：核反应堆 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
10
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。
第1节 核裂变
1
核反应
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．
原 子 核
电子
2
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： 原子核的质量 核子数
3
核子平均质量
D E
F
O
Fe
平均结合能
F
CB
C B
A Z
E
A
D
O
Fe
z
核子的平均结合能随质量数的变化
4
一.核裂变
1.核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放
出核能的反应叫做核裂变．
5
2、铀核的裂变 （1）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。
12
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
13
二、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。
14
二、核电站——慢中子反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
15
核电站
核心设施：核反应堆 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
10
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。
核裂变ppt课件
核能发电的优势与挑战
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
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
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〓
聚变
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裂变
铀核的裂变
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。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典 型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子， 其核反应方程是：
235 92
U
+
1 0
n
→15461 Ba
+
92 36
Kr
+3
1 0
n
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂 变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
惯性约束
核聚变普遍存在于宇宙中
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原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
二、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。
二、核电站
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
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：
“原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十 分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩， 有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争 辉．我是死神，我是世界的毁灭者．”
原子弹
美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁 伤．在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云 团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英 里多．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧 生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的 53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人， 占全市37% ．
法国 75%
立陶宛 73.1%
比利时 57.7%
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－－－－秦山核电站
三、核聚变
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核 能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核， 释放出核能的反映叫做聚变．
Δm0.35718 e
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．
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．
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．
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。
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 动物全部死亡．
原子弹
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击 者）的一幅画：在遥远的广岛上空， 原子弹爆炸后发出彩虹一般绚丽的光 芒
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。
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。
m m D m T (m m n )0.0188u8
E m 2 c 0 .01 9 8.3 5 8 M 1 4 eV
E1.75M 9 eV
发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m 实现的方法有:
1、用加速器加速原子核； 不经济 ２、把原子核加热到很高的温度；
108～109K 聚变反应又叫热核反应
《核裂变》课件
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： 原子核的质量 核子数
核子平均质量
D
E
F
A
CB
O
Fe
Z
核子的平均质量与原子序数之间的关系
重核的裂变和轻核的聚变
一、裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核 能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核， 释放出核能的反映叫做聚变．
〓
聚变
〓
裂变
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，这种核反应叫做聚变。
2 1H2 1H 2 3He0 1n 2 1H2 1H 2 3He1 1H 21H3 1H 4 2He01n
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 1H3 1H 4 2He0 1n
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
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
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
子
外壳 弹 21H3 1H 4 2He01n
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置
氢弹爆炸形成的磨姑云
四、可控热核反应——核聚变的利用
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用 聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的 可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研 究成果.
热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。 见教材P101
现在的技术还不能控制热核反应。 问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料；
磁场约束
现在的技术还不能控制热核反应。
问题有： １、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； ３、反应装置中的气体密度 要很低 ，相当于常温常压下 气体密度的几万分之一；