19.6-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。把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。〓聚变〓裂变1947年，钱三强和何泽慧夫妇宣布了他们发现铀核的三分裂和四分裂。这立即在科学界和社会公众引起了重视。法国科学院将亨利•德巴维奖颁发给了钱三强。不久，西方各国报刊相继刊登了钱氏夫妇的重要发现。他们称钱三强和何泽慧为“中国的居里夫妇”。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，一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：U23592n10+→Ba14456Kr8936++n310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：kg103578.0Δ27mMeV201ΔΔ2mcE铀核的裂变释放出的能量为说明：如果1千克铀235全部裂变，它放出的能量就相当于2800吨标准煤完全燃烧时放出的化学能。反应中释放的能量：△E=△mc2=201MeV铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他235U核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去。这种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。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。原子弹例题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,放出核能解析:核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损,是核能转化为其他形式能的过程,其能量远大于俘获中子时吸收的能量,A错,D对;链式反应发生是有条件的,铀块的体积必须大于其临界体积,否则,中子从铀块中穿过时,可能碰不到原子核,则不会发生链式反应,B错;重核裂变时,质量数守恒,C错。答案:DD􀎥变式训练1􀎥关于铀核裂变,下列说法正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用纯铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析: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,铀235受中子的轰击时,裂变的概率大,且可以俘获各种能量的中子而引起裂变,而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的几率小,而要引起链式反应,必须使铀块体积超过临界体积。综上所述,选项B、C正确。答案:BC􀎥变式训练1􀎥关于铀核裂变,下列说法正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用纯铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析: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,铀235受中子的轰击时,裂变的概率大,且可以俘获各种能量的中子而引起裂变,而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的几率小,而要引起链式反应,必须使铀块体积超过临界体积。综上所述,选项B、C正确。答案:BCBC水泥防护层控制棒——镉棒燃料棒—铀棒慢化剂链式反应的应用——核电站慢中子反应堆（1）主要组成：核电站的核心设施是核反应堆部件名称慢化剂控制棒热循环介质保护层采用的材料石墨、重水或普通水(也叫轻水)镉棒水或液态钠很厚的水泥外壳作用降低中子速度，便于铀235吸收吸收中子，控制反应速度把反应堆内的热量传输出去屏蔽射线防止放射性污染（2）核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30t左右，而同样功率的火电站每年要消耗250万吨优质煤．(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．BC􀎥变式训练2􀎥如图是慢中子反应堆的示意图,对核反应堆的下列说法中正确的是()A.铀235容易吸收快中子发生裂变反应B.快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少,变成慢中子,慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C.控制棒由镉做成,当反应过于激烈时,使控制棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些D.若要使裂变反应更激烈一些,应使控制棒插入深一些,使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子,链式反应的速度就会快一些􀎥变式训练2􀎥如图是慢中子反应堆的示意图,对核反应堆的下列说法中正确的是()A.铀235容易吸收快中子发生裂变反应B.快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少,变成慢中子,慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C.控制棒由镉做成,当反应过于激烈时,使控制棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些D.若要使裂变反应更激烈一些,应使控制棒插入深一些,使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子,链式反应的速度就会快一些例题2关于核反应堆,下列说法正确的是()A.铀棒是核燃料,裂变时释放核能B.镉棒的作用是控制反应堆的功率C.石墨的作用是吸收中子D.冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能解析:铀棒是核燃料,裂变时可放出能量,故A正确;镉棒吸收中子的能力很强,作用是调节中子数目以控制反应速度,即控制反应堆功率,故B正确;慢中子最容易引发核裂变,所以在快中子碰到铀棒前要进行减速,石墨的作用是使中子减速,故C错误;水或液态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,控制温度,故D正确。答案:ABD反思解答本题的关键是弄清核反应堆的主要结构和各部分的作用。ABD1.利用重核裂变释放核能时选铀235,主要原因是()A.它裂变放出核能比其他重核裂变多B.它可能分裂成三部分或四部分C.它能自动裂变,与体积无关D.它比较容易形成链式反应解析:铀235易于吸收慢中子,容易形成链式反应。答案:DD2.在下列核反应中,属于核裂变链式反应的是()A.510B+01n→37Li+24HeB.92238U→90234Th+24HeC.714N+24He→817O+11HD.92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n解析:由链式反应的特点知:反应过程中由一个中子引发裂变,放出2~3个中子形成链式反应,故D正确。答案:DD3.一个铀235吸收一个中子后发生的核反应方程式是92235U+01𝑛→54136Xe+3890Sr+1001n,放出的能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙126核的质量为m1,锶90核的质量为m2,真空中光速为c,则释放的能量ΔE等于()A.(M-m1-m2)c2B.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)c2D.(m1+m2+9m-M)c2解析:铀235裂变时的质量亏损Δm=M+m-m1-m2-10m=M-m1-m2-9m,由质能方程可得ΔE=Δmc2=(M-m1-m2-9m)c2。故正确答案为C。答案:CC