D重核裂变链式反应
核裂变反应链式反应动力学相关参数计算
核裂变反应链式反应动力学相关参数计算核裂变是指原子核经历裂变反应，将一个原子核裂变成多个相对较小的原子核和释放出大量的能量。
核裂变反应链式反应动力学研究的是核裂变反应的速率和相关参数的计算。
在本文中，我们将探讨核裂变反应链式反应动力学的相关参数计算方法。
核裂变反应链式反应动力学的相关参数主要包括裂变产物的稳定性、裂变产物的生成速率、平均裂变释放的能量和相应的裂变截面。
首先，我们来计算裂变产物的稳定性。
裂变反应产生的裂变产物通常是较不稳定的，会通过放射性衰变进一步转化成稳定的产物。
计算裂变产物的稳定性可以使用半衰期公式。
半衰期是指一个核素中一半的原子核在给定条件下发生衰变所需的时间。
通过实验测定半衰期，可以计算出裂变产物的稳定性。
其次，我们需要计算裂变产物的生成速率。
裂变反应的生成速率是指单位时间内裂变产物的生成数量。
裂变反应的生成速率可以通过核裂变截面和裂变率计算得出。
核裂变截面是指入射粒子与目标核相互作用并发生核裂变的断面积。
裂变率是指单位时间内裂变事件的发生次数。
平均裂变释放的能量是核裂变反应中释放的能量与产生的裂变产物数目的比值。
该能量可通过实验测定裂变反应过程中释放的能量，并除以裂变产物的数目得到。
最后一个相关参数是裂变截面。
裂变截面是核裂变反应中入射粒子与目标核相互作用并发生核裂变的断面积。
裂变截面可以通过实验测定得到，也可以通过理论计算估计。
在实际计算过程中，我们需要考虑到核裂变反应链的复杂性。
核裂变反应通常是多步反应，涉及多个裂变产物的生成和衰变过程。
因此，我们需要建立反应链模型，考虑每个阶段的速率常数和裂变产物的衰变过程。
使用差分方程或微分方程组可以描述核裂变反应链的动力学演化过程。
在计算核裂变反应链式反应动力学相关参数时，我们还需考虑输入数据的准确性和实验条件的合理性。
实验数据的准确性对于计算结果的可靠性有很大的影响。
同时，实验条件的合理性也会影响计算结果的准确性。
总结来说，核裂变反应链式反应动力学相关参数的计算是通过对裂变产物的稳定性、生成速率、平均释放能量和裂变截面的计算来实现的。
《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。
新高考物理考试易错题易错点29原子原子核
易错点29 原子 原子核易错总结一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构（1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
（2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱（1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
（2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。
3．玻尔理论（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n 。
（h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s ） （3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式（1）氢原子的能级能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1（n＝1,2,3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
②氢原子的半径公式：r n＝n2r1（n＝1,2,3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m。
新教材高中物理 课后素养落实14 核裂变和核聚变 核能的利用与环境保护 鲁科版选择性必修第三册
课后素养落实(十四)(建议用时：40分钟)题组一 对核裂变和链式反应的理解1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核( ) A ．一定是稳定的B ．含有的中子数较裂变前重核的中子数少C ．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D ．可以是多种形式的两个核的组合BD [重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子时得到的能量大，故C 错误；质子数不变，中子数会减少，故B 正确；重核裂变的产物是多种多样的，故A 错误，D 正确。
]2．(多选)用中子(10n)轰击铀核(23592U)发生裂变反应，会产生钡核(14156Ba)和氪(9236Kr)并释放出中子(10n)，当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(23592U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV ＝1.6×10－19J)。
以下说法正确的是( )A ．23592U 的裂变方程为23592U →14156Ba ＋9236Kr ＋10nB ．23592U 的裂变方程为23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋310nC ．23592U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关D ．一个23592U 裂变时，质量亏损约为3.6×10－28kgBCD [23592U 的裂变方程为23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋310n ，故A 错误，B 正确；当铀块体积大于临界体积时链式反应才会发生，故C 正确；ΔE ＝200 MeV ＝2×108×1.6×10－19J ＝3.2×10－11J ，根据ΔE ＝Δmc 2，可知Δm ＝ΔE c 2＝3.2×10－11（3×108）2 kg ＝3.6×10－28kg ，故D 正确。
] 3．(多选)2020年11月8日，我国核潜艇第一任总设计师、中国工程院院士彭士禄荣获第十三届光华工程科技成就奖。
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。
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。
【原创】4.2核裂变 课件
解析：选 B.铀核受到中子的轰击，会引起裂变， 裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但
裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出 几个中子，29325U 受慢中子的轰击时，裂变的概率大， 而23982U 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引 起裂变，且裂变的概率小，而要引起链式反应，需
(3) 能 量 ： 铀 核 裂 变 成 中 等 质 量 的 原 子 核 ， 发 生质量亏损，所以放出能量．一般说来，平均 每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀全部裂 变放出的能量相当于2000 t优质煤燃烧时释放 的能量．裂变时能产生几万度的高温．
2．重核裂变的条件
(1)重核的裂变只能发生在人为 的核反应中，自然界中不会自发 地产生裂变，而是发生衰变．
Zr 的电荷数 Z＝92－60＋8＝40， 质量数 A＝236－143－3×1＝90.
(2)法一：质量亏损 Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.2174u. 一个铀核裂变释放能量 ΔE＝Δm×931.56 MeV ＝0.2174×931.56 MeV≈202.5 MeV， 1kg 铀核含有的原子核数为
4.2核裂变
知识梳理：
一、重核的裂变 1．核裂变：用中子轰击铀核，发现铀核分裂成 __质__量__相__近___的两部分，并释放出能量．这种核反应 过程叫做__核__裂__变__．___ 2．核能：核裂变__释__放____出的能量称为 ___裂__变__能____，也称__核__能____或_原__子__能__．___
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度 的方法是( ) A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积 C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度， 以改变反应堆中的中子数目 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 解析：选C.控制核反应的速度是靠调节中子数 来实现的，故C选项正确．
人教版选择性54核裂变与核聚变学案(含答案)(1)
2022-2023学年人教版（2019）选择性必修第三册核裂变与核聚变学案（含答案）【素养目标】1.知道重核的裂变和链式反应2.会计算核裂变释放的能量3.了解原子弹的原理4.知道聚变反应的特点5.了解聚变反应的条件【必备知识】知识点一、核裂变1．定义：核物理中，把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，叫核裂变。
2．铀核的典型裂变方程用中子轰击铀核时，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.3．链式反应由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程。
4．链式反应的条件(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，则另一个条件自动满足．知识点二、反应堆与核电站1.核反应堆：通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆．2.反应堆工作原理(1)热源：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．反应堆示意图(2)控制棒：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插入深度，就能控制核反应的剧烈程度．(3)冷却剂：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．知识点三、核聚变1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应．2．典型的核聚变方程：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV3．条件在超高温条件下，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库伦斥力，发生核聚变。
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.
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。
高中物理(新人教版)选择性必修3：核裂变与核聚变【精品课件】
核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能
量，根据E＝mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，
C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质
量减少，核子的比结合能增加，D正确。
1个U235发生裂变亏损质量：
Δm = (mu+ mn) - (mBa+mKr+3mn)= 0.3578×10－27kg
1个U235发生裂变释放的能量：ΔE= ∆ = ∆ × . =200.55MeV
1kg铀中含有的铀核数为：
N
1000
1000
NA
6.02 10 23 2.562 10 24
【例题4】一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一
个γ光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量
为h，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ A ）
A.这个反应的核反应方程是 21H＋31H→42He＋10n＋γ
B.这个核反应既不是聚变反应也不是裂变反应
2
1
H 21 H 31 H 11 H
要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15 m以内，核力才能起作用。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。也就是说，
原子核要有很大的动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动
能而发生核聚变呢？
⑴用加速器加速原子核
利用磁场来约束参加反应的物质。
托卡马克装置
中国科学院的环流器装置
⑵惯性约束
由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散
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。
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。
高中物理选择性必修三第五章原子核综合训练
＝6，再结合电荷数的变化情况和衰变规律来判
定β衰变的次数（设为y），2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍核
中的中子数为232－90＝142，铅核中的中子数为208－82＝126，所以
钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，β衰变所放出的电子
来自原子核内，A、B正确。
针对性训练
ΔE＝Δm×931 MeV 解得ΔE＝0.007 4×931 MeV≈6.89 MeV。
针对性训练
1.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列关于核
反应方程的说法，正确的是（
）
A. H+ H→ He+ n是α衰变
B.
U+
n→
Xe+
Sr＋1
之一，故D正确。
典型例题
核聚变反应
方程不平衡
核裂变反应
α衰变是自
发的
典型例题
（多选）下列核反应方程正确的是（ BD ）
氦核
电子
a=1
b=3
典型例题
BD
3
2
4
2
1
0
4
2
典型例题
花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源。人呼吸时，氡气
会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细
（3）原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，
吸收的能量为ΔE＝Δmc2。
典型例题
解析
方程（1）是α衰变，（2）是β衰变，在反应过程中均有能量
释放，故答案A错误。
方程（3）是第一次实现原子核的人工转变(卢瑟福发现质子），
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。
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资源信息表第十二章 D 重核裂变链式反应杨浦区教师进修学院李沐东一、教学任务分析本节课的主要内容为核力、核能、重核裂变和链式反应等。
是对原子核式结构、天然放射性等知识的深化、总结和应用。
本节内容的学习对学生认识核能开发利用、建立社会责任感有重要的意义。
学习本节内容需要有库仑定律、万有引力、原子核式结构等方面的知识基础。
本节的教学内容包含三大部分：核力核能、重核裂变和链式反应。
这三部分内容在逻辑关系上是层层递进的，穿插它们的主线是“人们如何利用核能”。
教学中教师应根据学生实际，对知识做适当的补充和拓展，使学生对本节所学的内容更容易理解。
通过教学，不仅要学生了解什么是核能、如何利用核能，更重要的要让学生感悟为什么要利用核能、如何和平的利用核能等科学态度问题。
建立正确的核利用伦理观，同时增强社会责任感。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道核力与核能。
（2）知道重核裂变是获取核能的有效途径之一。
（3）知道链式反应和产生链式反应的条件。
2．过程与方法通过核能、链式反应等学习过程，感受类比和虚拟实验的方法。
3．情感、态度与价值观通过本节的学习，懂得科学技术是一把双刃剑，感悟核能的开发与利用对建立一个和平、和谐社会的重要意义。
三、教学重点和难点重点：重核裂变、链式反应。
难点：重核裂变是如何产生核能的。
四、教学器材和课件“核爆炸”演示录像；相关图片。
五、教学设计思路本节包含三部分内容：核能、重核裂变和链式反应。
第一部分内容的教学主要解决什么是核能的问题，后两部分的教学主要解决如何利用核能的问题。
本教学设计以壮观的核爆炸的录像作为情景引入，在学生感受核爆炸无与伦比的威力同时，产生探究什么核能、如何利用核能的欲望。
若要学生较清晰的理解什么是核能、以及如何利用核能，需要对核力的知识进行适当介绍。
在本教学设计的开始特别的提供了一些数据，目的为了让学生更好的感受核力的特点。
在介绍核力的基础上，再通过类比的方法，从而使学生较容易理解核能。
在了解了核能后，通过如何利用核能的设问过渡到重核裂变内容的学习。
但根据上面核能部分的学习，学生必然会产生：核裂变应该吸收能量，怎么会放出能量的疑问。
本教学设计是通过一个计算的活动，来解决这个疑问的。
有条件的学校可以在此补充平均结合能的知识。
若要持续、大量的获得核能，靠单个重核的裂变是不行的，自然过渡到链式反应部分的学习。
为了使学生更容易在脑海中建立微观世界链式反应的图景，教材设立多米诺骨牌的自主活动，教学中可以做相应的演示实验，也可以播放多米诺骨牌的录像来实现这个目的。
教学中还可以补充有焰燃烧的链式反应进行过渡，帮助学生理解。
没有任何其它形式的能的利用象核能这样引起人类广泛的争议，在本教学设计中，通过观看广岛核爆炸模拟录像以及就此展开的学生讨论的活动，目的是让学生建立起正确对待核能的态度，首先应肯定核能对人类的积极意义，同时也应意识到滥用核能对人类带来的巨大灾难。
本设计要突出的重点是：重核裂变、链式反应。
方法是：通过计算活动，使学生理解核裂变为什么会释放出核能。
通过多米诺骨牌的自主活动，通过类比的方法，从而使学生在脑海中建立微观世界链式反应的图景。
本设计要突破的难点是：重核裂变是如何产生核能的。
方法是：模拟计算活动。
完成本设计的内容需1课时。
六、教学流程12活动Ⅲ观看、讨论活动3：观看广岛核爆炸模拟录像，并就此展开讨论问题Ⅴ问题2：原子弹是一种剧烈的、不可控制的链式反应，能不能将链式反应置于人为控制之下，将核能缓慢的释放出来？3、教学的主要环节本设计可分为四个具体的教学环节：第一环节，核能。
第二环节，重核裂变。
第三环节，链式反应。
第四环节，讨论、拓展。
七、教案示例（一）情景导入情景观看核武器爆炸的录像。
设问1一次核爆炸释放的能量大约是等量物质化学反应释放能量的百万倍。
它是什么能？又是如何产生的呢？（二）教学内容1、核能（1）核力在接受了原子核由质子和中子组成的假设后，人们不禁要问：带正电荷的质子怎么能聚集在一起呢？因为，当时人们只知道自然界中有两种相互作用：电磁力和万有引力。
质子的质量为 1.67×10-27kg，半径为0.8×10-15m，所带电量为一个基本电荷1.6×10-19库仑，若核内两个质子相距1.0×10-15m，根据库仑定律，核内的两质子间的斥力会使质子以十分惊人的加速度飞散。
但通常的原子核却很稳定，这表明，在原子核内，除了质子间的库仑力外，还存在另一种力。
这种力将各种核子（组成原子核的粒子）紧紧地拉在一起，这种力叫核力。
实验表明，核力具有以下特点：【板书】（或投影）核力是核子之间的作用力。
它具有如下特点：①核力是短程力，核力只有在原子核的线度内才发生作用。
大体上说核子间的距离在0.8~2.0fm（1fm=10-15m）之间表现为引力，小于0.8fm表现为斥力，大于10fm时，核力消失。
②核力是一种强相互作用，质子间产生库仑斥力，而核力能抗拒库仑斥力而使质子紧密结合在一起，这说明核力很强。
它比库仑力大100倍。
③核力与核是否带电荷无关，质子间、中子间、质子与中子间均存在的核力。
……核力的本质，目前认为是一种交换力。
目前以介子场论作为核力的基本理论，它能作出很多有价值的定性说明，但是这种理论还不完备，还存在严重的困难。
核力的本质，还没有一个比较完美的理论来说明，关于核力的本质仍有待深入研究。
（2）核能由于原子核内的核子间存在着强大的核力，若要把原子核拆散成核子，需要克服核力做极大的功，或者说需要有外界给以巨大的能量才能“轰开”原子核。
反之，如果要把分散的质子和中子结合成原子核，就会放出能量。
（就如同一颗人造卫星在摆脱地球的吸引力飞到太空中的过程中要消耗大量的能量，而天外陨石落到地球上来会释放出大量的能量一样。
）这表明，分散的核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量，这个能量叫做原子核的结合能。
原子核发生变化时，可能吸收能量，也可能释放能量。
这种释放出的能量，通常叫做核能。
【板书】（或投影）原子核发生变化时放出或吸收的能量叫做核能。
图1：铀核裂变示意图设问2原子核内蕴藏着巨大的能量，但人类如何才能利用核能呢？2、重核裂变所谓的重核，就是质量数较大的核。
重核的裂变是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。
铀核的裂变过程可以由图1来示意，当中子打进铀核后，就形成处于激发状态的复核，复核中的核子由于激烈运动，使核变成不规则形状，核子间距离增大。
由于核力只在极短的距离内发生作用，核力迅速减小，因而不能克服核子间的库仑斥力使核恢复原状，核就分裂成两部分，放出几个中子，并伴有巨大的能量放出。
【板书】（或投影）重核受到其它粒子（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。
问题1根据前面所述，分散的核子结合成原子核时会释放能量，那么，重核裂变时为什么会释放能量呢?活动1 假定铀235吸收一个中子后，裂变成一个溴85核和一个镧148核，同时放出三个中子。
铀235的质量为235.124，溴85的质量为84.938，镧148的质量为147.96，中子的质量为1.009。
请考察铀核裂变前后质量总和的变化。
『同学计算：裂变前的质量总和为：235.124＋1.009＝236.133；裂变后的质量总和为：147.96＋84.938＋3×1.009＝235.925；裂变过程中质量的减少为：236.133－235.925＝0.208。
』这些损失的质量到哪儿去了呢？根据爱因斯坦相对论可知，它们变成了能量。
爱因斯坦推导出一个著名的质能转换公式：E ＝mc2，其中c是光速，m是静止物体的质量，E是静止物体所含的能量。
由这个公式可以方便地计算出铀核裂变放出的能量约为194兆电子伏。
近似地说来，每次裂变大约释放200兆电子伏的能量。
这个数值是非常巨大的，比如说，1克铀235完全裂变所释放的能量，相当于2,000,000克（2吨）优质煤完全燃烧时所释放的能量。
也就是说，裂变能大约要比化学能大二百万倍！设问3至此，可知裂变是获得核能的一个重要途径，那么，这种裂变能否持续下去，以获得更多的核能呢？3、链式反应（1）链式反应活动2 P44页“自主活动”。
『得出当第一块骨牌倾倒，会导致其它骨牌接连倾倒，形成连锁反应。
』铀核裂变时，一是放出中子，二是放出巨大的能量，这两种可贵的性质紧紧地吸引着人们的注意力。
人们特别感兴趣的是每次裂变究竟能放出多少个中子，因为这关系到究竟能否实现持续的核裂变。
经过许多科学工作者的努力，很快就确定了每个铀235核发生裂变时平均约放出2.5个中子。
大自然为我们作了这—具有特殊意义的安排：次级中子数大于1！从而使铀核裂变现象的发现成为不平凡的发现。
一个铀核在一个中子作用下发生裂变，如果裂变时放出两个次级中子，这两个次级中子又引起两个铀核发生裂变，放出四个次级中子，这四个中子再引起四个铀核发生裂变……。
如此下去，反应的规模将自动地变得越来越大，一幅铀核链式反应的图景（如图2），立即展现在我们面前，它吸引了多少科学家啊！确实，科学家们为实现核裂变链式反应，使之造福于人类，而付出了巨大的劳动。
图2：链式反应示意图【板书】（或投影）重核裂变时放出的中子引起其它重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这种反应就是链式反应。
设问4根据链式反应的原理，似乎任何铀块只要有中子进入，都能发生连是反应，但事实并非如此，为什么呢？这是因为，铀块的体积对于产生链式反应也是一个重要因素。
因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到一个铀核就跑到铀块外面去了。
【板书】（或投影）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的体积超过临界体积，只要有中子进入，就会立即引起铀核的链式反应，在极短时间内释放出大量核能，发生猛烈的爆炸。
原子弹就是根据这个原理制成的。
图3是我国第一颗原子弹地面爆炸时产生的火球照片。
图3：我国第一颗原子爆炸的情景活动3 观看广岛原子弹爆炸的电脑模拟录像，并就“原子弹的积极与消极意义”进行讨论。
『……』问题2原子弹是一种剧烈的、不可控制的链式反应，能不能将链式反应置于人为控制之下，将核能缓慢的释放出来？（三）拓展练习1、假设每个铀核裂变时平均释放能量200MeV，1g铀235在裂变后所释放的能量是多少?相当于多少千克的煤完全燃烧释放的能量?已知煤的燃热值是4.6×106J／kg2、探究活动题目：查阅核武器杀伤作用的防御的相关资料，并加以整理，以便于交流。
（参考网址：/1/3/index.html）组织：个人评价：科普性、教育性。