裂变和聚变汇总.

临界体积
• 铀块的体积对于产生链式反应也是一个重 要因素 • 能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做 它的临界体积 • 纯铀235的临界体积（球形）直径4.8cm 质量：1kg • 核反应堆由于堆型的不同，临界质量可从 几千克到几百千克
链式反应的应用——原子弹
“小男孩Little Boy ” 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 烧伤的日本人仰面躺在一张草 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。
链式反应的应用——原子弹
原子弹装药重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．
有关资料
• 1945年8月6日上午8点15分投在日本广岛 上空的原子弹“小男孩”，核弹本身连同 外壳长3米，直径71厘米，重约4吨.
• 1945年8月9日上午11点零2分，投在日本 长崎上空的原子弹“胖子”，核弹全重约 4.9吨，长3.6米,直径为1.5米. • 1945年8月16日日本投降.
链式反应的应用——原子弹
链式反应
235 92
235 92
U n Kr Ba 3 n
1 0 89 36 144 56 1 0
1 0 90 38 136 54 1 0
U n Sr Xe 10 n
1千克铀全部裂变，放出的能量相当于2500吨优质煤
U238 和 U235
• 天然铀｛99.3％ U238 0.7％ U235 ｝ • U235俘获各种能量的中子都会发生裂变 • U238只有俘获能量大于1MeV的中子才可能 发生裂变，并且几率很小 • 为了使裂变的链式反应容易发生，最好是 利用纯U235
核能的利用——反应堆
水泥防护层 控制棒——镉棒
燃料棒——铀棒
Hale Waihona Puke Baidu减速剂：石墨、重水
核能的利用——反应堆
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阅读P86，回答下面的问题： 1、反应堆所用的燃料是什么？ 2、石墨、重水起到了什么作用？ 3、如何控制反应速度？ 4、水、液体金属钠起到了什么作用？ 1、天然铀或浓缩铀 2、使中子减速——减速剂 3、调节中子数目以控制反应速度——控制棒 （镉吸收中子的能力很强） • 4、控制反应堆的温度——冷却剂
释放核能的方式
• 1、由天然放射性元素原子核的衰变来取得 原子核能行不行？ • 天然衰变进行得非常缓慢、放出的能量很 小，人又无法控制，实用价值不大 • 2、靠原子核人工转变放出的能量行不行？ • 24He＋49Be → 612C＋01n＋5.6MeV • 粒子击中原子核的机会太少了，常常是用 几百万个粒子才击中一两次
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% ．
4 H He 2 e
1 1 4 2 0 1
太阳每秒钟辐射出多少能量？
3.8× 1026 焦 每秒钟太阳的质量减少多少千克？ 4×109 kg
氢弹结构图
受控热核反应P85
• 如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸 的形式释放，而是在人工控制下逐渐地释 放出来并加以利用，这称为受控热核反应
五、裂变和聚变
• 核子结合成原子核时，平均每个核子所释放 的结合能。 • 它也等于把原子核拆散成核子时，外界必须 提供给每个核子的平均能量。 • 平均结合能的大小表征着原子核稳定的程度。
平均结合能随质量数变化的曲线图
• 问题一：平均结合能曲线的左端有几处突起 的地方，它们分别是…？说明了什么？ • 1、这些元素的原子核结合得较紧密。 • 2、当核子结合成上述几种原子核时会放出 大量的能量。 • 问题二：平均结合能曲线在中等质量（Fe） 处有极大值。这意味着什么？ • 1、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——核聚变 • 2、比铁重的一个重核分裂成两个较轻的核 时，也会释放出能量——核裂变
原子核的结合能
• 核子结合成原子核时，出现质量亏损，根据 爱因斯坦质能方程，必然放出相应的能量 ΔE=Δmc2 这个能量叫做原子核的结合能。 • 如果要把原子核分开成核子，必须给以同样 的能量。 • 核子组成不同的原子核时，放出的结合能的 大小也不相同。结合能除以核子数就得到核 子的平均结合能。
平均结合能的意义
重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反 中 子和大量的 重核的裂变 应过程. 在裂变的同时,还要放出几个____ 核能. 临界体积 原子弹
链式 反应的铀块的最小体积 能够发生_____
链式 反应时放出核能. 裂 变发生________ 利用铀 235_______
质量较大 的核的反应, 轻核的聚变 某些轻核结合成____________ 原子弹 引爆,产生________ 几百万 度的高温,产生聚变 氢 弹 需要_________ (热核反应) 放出巨大核能.
（1）轻核的聚变核反应方程式
2 1
2 H 1
H H H H 4.00MeV
2 1 3 1 1 1
2 1
H H He n 17.6MeV
3 1 4 2 1 0
3 1H
4
2He
平均每个核子释放的能量 约为铀235裂变反应的4倍 (2)热核反应
能量
1
0
n
轻核聚变需要满足几百万 度的高温条件。
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．”
• 原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的 • 如何用人工方法控制链式反应的速度，使核能 能够比较平缓地释放出来？