2016新課標三維人教物理選修3-5 第十九章 原子核 第6節(jié) 核 裂 變

1、版權所有:中國好課堂第6節(jié)核_裂_變1核裂變：重核分裂為質量較小的核，釋放出核核裂變：重核分裂為質量較小的核，釋放出核能的反應。能的反應。2鏈式反應：由重核裂變產生的中子使裂變反應鏈式反應：由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程。一代接一代繼續(xù)下去的過程。3鏈式反應的條件：發(fā)生裂變物質的體積大于臨鏈式反應的條件：發(fā)生裂變物質的體積大于臨界體積，或裂變物質的質量大于臨界質量。界體積，或裂變物質的質量大于臨界質量。一、核裂變

2、一、核裂變1核裂變核裂變重核被重核被中子中子轟擊后分裂成兩個質量差不多的新原子核，并放出轟擊后分裂成兩個質量差不多的新原子核，并放出核能核能的過程。的過程。2鈾核裂變鈾核裂變用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產物是多種多樣的，其中一種典型的反應是用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產物是多種多樣的，其中一種典型的反應是U＋n→Ba＋Kr＋3n。2359210144568936103鏈式反應鏈式反應當一個中子引起一個重核裂變后，裂變釋放的中

3、子再引起其他重核裂變，且能不斷繼當一個中子引起一個重核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他重核裂變，且能不斷繼續(xù)下去，這種反應叫核裂變的續(xù)下去，這種反應叫核裂變的鏈式反應鏈式反應。4鏈式反應的條件鏈式反應的條件發(fā)生裂變物質的體積大于發(fā)生裂變物質的體積大于臨界體積臨界體積或裂變物質的質量大于或裂變物質的質量大于臨界質量臨界質量。二、核電站二、核電站1核能釋放的控制核能釋放的控制通過可控制的鏈式反應實現(xiàn)核能釋放的裝置稱為通過可控制的鏈式反應實現(xiàn)

4、核能釋放的裝置稱為核反應堆核反應堆。2慢化劑慢化劑反應堆中，為了使裂變產生的快中子減速，在鈾棒周圍要放反應堆中，為了使裂變產生的快中子減速，在鈾棒周圍要放“慢化劑慢化劑”，常用的慢化劑，常用的慢化劑版權所有:中國好課堂對鈾核裂變和鏈式反應的分析對鈾核裂變和鏈式反應的分析1鈾核的裂變和裂變方程鈾核的裂變和裂變方程(1)核子受激發(fā)：當中子進入鈾核子受激發(fā)：當中子進入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復核，復核中由于核后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)

5、的復核，復核中由于核子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀。子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀。(2)核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質子間的斥力核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時放出作用而分裂成幾塊，同時放出2或3個中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變個中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進行下去，釋放出越來越多的核能。就會不

6、斷地進行下去，釋放出越來越多的核能。(3)常見的裂變方程：常見的裂變方程：①U＋n→Xe＋Sr＋2n。235921013954953810②U＋n→Ba＋Kr＋3n。2359210144568936102鏈式反應的條件鏈式反應的條件(1)鈾塊的體積大于臨界體積。鈾塊的體積大于臨界體積。(2)鈾塊的質量大于臨界質量。鈾塊的質量大于臨界質量。以上兩個條件滿足一個，則另一個條件自動滿足。以上兩個條件滿足一個，則另一個條件自動滿足。3裂變反應的

7、能量：裂變反應的能量：鈾核裂變?yōu)橹械荣|量的原子核，發(fā)生質量虧損，所以放出能量。鈾核裂變?yōu)橹械荣|量的原子核，發(fā)生質量虧損，所以放出能量。一個鈾一個鈾235核裂變時釋放的能量如果按核裂變時釋放的能量如果按200MeV估算，估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相全部裂變放出的能量相當于當于2800t標準煤完全燃燒時釋放的能量，裂變時能產生幾百萬度的高溫。標準煤完全燃燒時釋放的能量，裂變時能產生幾百萬度的高溫。4鈾235比鈾比鈾238更易發(fā)生

8、鏈式反應更易發(fā)生鏈式反應在天然鈾中，主要有兩種同位素，在天然鈾中，主要有兩種同位素，99.3%的是鈾的是鈾238，0.7%的是鈾的是鈾235，中子能引起這，中子能引起這兩種鈾核發(fā)生裂變，但它們和中子發(fā)生作用的情況不同。兩種鈾核發(fā)生裂變，但它們和中子發(fā)生作用的情況不同。(1)鈾235：俘獲各種能量的中子都會發(fā)生裂變，且俘獲低能量的中子發(fā)生裂變的概率：俘獲各種能量的中子都會發(fā)生裂變，且俘獲低能量的中子發(fā)生裂變的概率大。大。(2)鈾238：只

9、有俘獲能量大于：只有俘獲能量大于1MeV的中子才能發(fā)生裂變，且裂變的幾率小。能量低的中子才能發(fā)生裂變，且裂變的幾率小。能量低于1MeV的中子只與鈾核發(fā)生彈性碰撞，不引起裂變。因此，為了使鏈式反應容易發(fā)生，的中子只與鈾核發(fā)生彈性碰撞，不引起裂變。因此，為了使鏈式反應容易發(fā)生，最好利用純鈾最好利用純鈾235。[典例典例]1938年哈恩用中子轟擊鈾核，發(fā)現(xiàn)產物中有原子核鋇年哈恩用中子轟擊鈾核，發(fā)現(xiàn)產物中有原子核鋇(Ba)、氪、氪(Kr)、中子