高中物理 第十九章 原子核 6 核裂变名师导航学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

6核裂变名师导航知识梳理1.裂变与链式反应：重核分裂成质量____________的核，释放出____________的反应，称为裂变，重核裂变时释放出2—3个中子，这些中子又引起____________重核裂变，这样裂变就会____________进行下去，称为链式反应.2.世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术，我国自行研制的可控热核反应实验装置“____________”，于1984年9月顺利启动，具有国际先进水平的可控热核反应实验装置“____________”，于1994年安装调试成功.疑难突破1.对铀核裂变的正确理解剖析：（1）发现：1939年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.（2）核反应方程：nKrBanU1092361415610235923.（3）裂变的解释：当中子进入铀235后，便形成了处于激发态的复核.复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2—3个中子；这些中子又引起其他的铀核裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能.这就叫链式反应，如图19-6-1所示.图19-6-1（4）临界体积：能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体积，要发生核反应，就必须使中子击中铀核，而核的体积很小，那么在铀块不太大的情况下，中子容易在通过铀核时碰不到而跑到铀块外，因此，要发生链式反应，铀块的体积必须大于某一值，即临界体积.2.对核反应堆的理解剖析：在核电站中，核反应堆是热源，如图19-6-3为简化的核反应堆的示意图：图19-6-31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）为减速剂，使反应生成的快速中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围.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，采用电子仪器自动地调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作.核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠或二氧化碳作冷却剂，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，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面.问题探究问题：核电站的工作原理是什么？探究：无论哪一种电站都需要有能量转换器，通过能量转换器实现内能（或其他形式能）与电能的转换.核电站实现了核能→内能→电能的转换，如图19-6-4所示.图1-9-4反应堆冷却剂在主泵的驱动下进入反应堆，流经堆芯后从反应堆容器的出口管流出，进入蒸汽发生器，然后回到主泵，在反应堆冷却剂循环流动过程中，将反应堆释放的核能转换为内能，在蒸汽发生器中，通过热交换器又将热量传递给另一冷却回路中的水，水变成蒸汽驱动蒸汽轮机，带动发电机产生电能.探究结论：核电站是通过热交换器把核反应产生的热能转化为电能.典题精讲【例1】关于铀核裂变，下述说法正确的是（）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思路解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，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以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小.引起链式反应，须使铀块体积越过临界体积.故B、C选项正确.答案：BC【例2】每昼夜消耗220g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？（每个铀核裂变时放出的能量是200MeV）思路解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能ΔE=200×235220×6.02×1023×106×1.6×10-19J=1.80×1013J；2电功率P=360024%251080.1%2513tEW=5.2×107W.答案：5.2×107W知识导学本节的主要内容是原子核的裂变.根据爱因斯坦的质能特点：ΔE=Δmc2，也就是说对应很小的质量变化就会有很大的能量...