物理选修3-5核裂变课件

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6.核裂变第十九章原子核重点:1.裂变和链式反应及裂变方程的书写.2.了解核反应堆和核能的应用.难点:临界质量和链式反应速度的控制.一、核裂变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23592U+10n→14456Ba+8936Kr+310n.1938年12月,德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时,发现了铀核的裂变,向核能的利用迈出了第一步.常见的裂变方程:①23592U+10n→13654Xe+9038Sr+1010n②23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n重核裂变的实质:(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程.(2)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、链式反应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.三、核电站1.核电站:利用核能发电,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、重水或普通水作慢化剂.(3)控制棒:为了控制能量释放的速度,就要想办法调节中子的数目,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.2.工作原理:核燃料裂变释放能量,使反应区温度升高.3.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.4.核污染的处理:为避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成的放射性污染,在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变反应放出的各种射线,核废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下.【要点整合】1.反应堆工作原理(1)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.(2)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的升降,就能使反应堆安全正常地工作.(3)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.2.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大.(3)对环境的污染要比火力发电小.

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