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〓裂变一、裂变铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或者锑（Sb）和铌（Nb），同时放出2～3个中子。铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形比较少见。三分裂和四分裂现象产生的几率为二分裂现象产生的几率的千分之三•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。例1.一个铀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．(1)写出核反应方程并计算出一个铀核裂变时释放的核能．已知mU＝235.04394u，mXe＝138.91844u，mSr＝93.91557u，mn＝1.008665u.(2)计算1kg铀完全裂变释放出的能量，其相当于多少热值为2.93×107J/kg的煤完全燃烧时放出的热量？解（1）核反应方程为：235113994192054380U+nXe+Sr+3n质量亏损为：()(3)0.1926uunXeSrnmmmmmm一个铀核裂变时释放的核能931Mev=179.4MevEm（2）1kg铀中含有的铀核个数2324100010006.02102352352.56210ANN（个）煤的质量为：672.5110kg2.9310NEm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．中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图在半径为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。”1945年，第一颗原子弹爆炸成功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%。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三、核电站——核能的可控释放（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．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%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%（１）核爆炸瞬时效应防护。对核袭击的防护大致可分为两大类。①利用工事进行掩蔽②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。①避开在沾染区或高照射量率的地区行动③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②及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染④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防护A核电站的核心是核反应堆，对反应堆的原理和组成应记牢是解好此类题目的核心．例2、原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组成()．A．原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统B．原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统C．原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统D．原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统课堂练习C1.现已建成的核电站的能量来自于()A.天然放射性元素衰变放出的能量B.人工放射性同位素放出的能量C.重核裂变放出的能量D.化学反应放出的能量重核在裂变时发生质量亏损，释放出大量的核能，目前建成的核电站一般都是利用重核的裂变2.一个铀235吸收一个中子后发生的核方程反应式是：()放出的能量为E铀核的质量为M，中子的质量为m，氙核的质量m1，锶核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E为：A.（M－m1－m2)c2B.（M+m－m1－m2)c2C.（M－9m－m1－m2)c2D（M+9m－m1－m2)c2235113690192054380U+nXe+Sr+10nC铀235裂变时的质量亏损为Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m由质能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2.