核裂變_核聚變導(dǎo)學(xué)案

1、 - 1 - 高三物理導(dǎo)學(xué)案 日期 0725 教師 李明佛 19.6-19.7 重核裂變 核裂變 核聚變 核聚變 班級 姓名 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.知道重核的裂變反應(yīng)和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件. 2.了解核反應(yīng)堆的工作原理及常見核反應(yīng)堆類型. 3.3.知道熱核反應(yīng)，了解受控核聚變反應(yīng)研究的發(fā)展． 1．核反應(yīng)方程遵循 守恒和 守恒． 2．核能運算：ΔE＝

2、 . (1)若 Δm 單位為 kg，則 ΔE 的單位為 J； (2)若 Δm 單位為 u，則 ΔE 的單位為 MeV，可直接利用 ΔE＝Δm×931.5 MeV 計算核能． 3．核裂變 (1)歷史事實 ①1938 年，德國化學(xué)家、物理學(xué)家哈恩等發(fā)現(xiàn)用 轟擊鈾核的產(chǎn)物中含有中等質(zhì)量的原 子核鋇和氪． ②1947 年，我國著名物理學(xué)家錢三強(qiáng)、何澤慧夫婦首先觀察到中子轟擊鈾核的三分裂現(xiàn)象． (2)核裂變：把重核

3、分裂成 原子核的現(xiàn)象． (3)鈾核裂變方程舉例：以下是鈾 235 裂變的情況之一 23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n 4．鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (1)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：如果一個反應(yīng)過程的產(chǎn)物能夠再次引發(fā)這種反應(yīng)，從而使反應(yīng)一旦開始后就能 自動延續(xù)下去，這種反應(yīng)過程就稱為 ． 當(dāng)一個中子引起一個鈾核裂變后，裂變釋放的中子再引起 裂變，且能一代一代繼 續(xù)下去，這

4、就是鈾核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)． (2)臨界體積：能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裂變物質(zhì)的 叫做臨界體積，它是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 的一個重要因素． 5．核電站 (1)核反應(yīng)堆：是控制 的核心設(shè)施，是核電站的核心． (2)分類：按引起裂變的中子能量分為 反應(yīng)堆和 反應(yīng)堆．目前運行的大多是 慢中子反應(yīng)堆．根據(jù)減速劑的不同，又分為輕水堆、 和石墨堆等． (3)組成：反應(yīng)堆由核材料、

5、減速劑、控制棒、反射層、熱交換器、防護(hù)層構(gòu)成． 6．熱核反應(yīng) (1)定義：把輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)，簡稱核聚變．核聚變反應(yīng)必須在 下進(jìn) 行，因此又叫熱核反應(yīng)． (2)核反應(yīng)舉例：21H＋31H→42He＋10n (3)特點：在消耗相同質(zhì)量的核燃料時，核聚變反應(yīng)比核裂變反應(yīng)能釋放 的能量；核聚 變反應(yīng)沒有 產(chǎn)生；核聚變反應(yīng)所用的燃料儲量豐富. 一、重核裂變 [問題設(shè)計] (1)鈾

6、核裂變是如何發(fā)生的？ (2)重核裂變在自然界中能自發(fā)進(jìn)行嗎？ 答案 (1)鈾核的裂變 學(xué) 習(xí) 探 究 - 3 - ＝1 000235 ×6.02×1023×3.3×10－11 J＝8.45×1013 J. 答案 310n 8.45×1013 三、核聚變發(fā)生的條件及特點 [要點提煉] 1．從比結(jié)合能的圖線看，輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此聚變反應(yīng)是一個放能反應(yīng)． 2．聚

7、變發(fā)生的條件：要使輕核聚變，必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離 10－15 m，這要克服電荷間強(qiáng)大的斥力作用，要求使輕核具有足夠大的動能．要使原子核具有足夠大的動能，就 要給它們加熱，使物質(zhì)達(dá)到幾百萬開爾文的高溫． 3．核裂變與核聚變的區(qū)別 反應(yīng)方式 比較項目 核裂變 核聚變 放能原理 重核分裂成兩個或多個①中等 質(zhì)量的原子核，放出核能 兩個輕核結(jié)合成②質(zhì)量較 大的原子核，放出核能 放能多少 聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個核子放出

8、的能量大約要③大 3～4 倍 核廢料處理難度 聚變反應(yīng)的核廢料處理要比裂變反應(yīng)④簡單得多 例 3 太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核同時放出兩個正電子的熱核反 應(yīng)，這個核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源． (1)寫出這個核反應(yīng)方程． (2)這一核反應(yīng)能釋放多少能量？ (3)已知太陽每秒釋放的能量為 3.8×1026 J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？ (mp＝1.007 3 u，mHe＝4.001

9、5 u，me＝0.000 55 u) 解析 (1)核反應(yīng)方程 411H→42He＋02X， 而02X 只能是 2 個正電子． 因此核反應(yīng)方程應(yīng)為 411H→42He＋201e. (2)反應(yīng)前的質(zhì)量 m1＝4mp＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u，反應(yīng)后 m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋ 2×0.000 55 u＝4.002 6 u， Δm＝m1－m2＝0.026 6 u， 由質(zhì)能方程得， 釋放能

10、量 ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV. (3)由質(zhì)能方程 ΔE＝Δmc2 得每秒減少的質(zhì)量 Δm＝ΔEc2 ＝3.8×1026?3×108?2 kg＝4.2×109 kg. 答案 (1)411H→42He＋201e (2)24.78 MeV (3)4.2×109 kg 核裂變核聚變? ? ? ? ? ? ? ? ?核裂變? ? ? ? ?定義及發(fā)現(xiàn)