沪科版物理高二第二学期　第十二章 E 反应堆 核电站-教案

反应堆 核电站 【教学目标】 了解核反应堆和核电站的基本原理。 【教学重难点】 了解核反应堆和核电站的基本原理。 【教学过程】 一、导入铀核的裂变 （从核子平均质量曲线可以看出）虽然原子序数大于26（铁）的原子核都能裂变产生核能，但我们发现，当曲线太平缓时，释放的核能肯定是非常有限的。故只能核子寻找平均质量曲线中相对较为陡峭的部分——人们找到了铀核。 1．铀的裂变反应：有很多种，一个典型的是——方程：+→++3 裂变产物不是唯一确定的，有时还会发生三分裂和四分裂。我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇1946年在巴黎首次发现了铀的三分裂和四分裂。但是，铀的三分裂和四分裂概率是相当小的，我们这里还是应该分析核反应中的主流。） 介绍，提请学生计算“质量亏损”。 ☆学生：Δm=(mu+mn)－(mBa+mKr+3mn)=0.3578×10－27kg 共同计算：ΔE=ΔmC2 = 201MeV 1kg铀完全裂变，释放的核能为： ΔE′=NAΔE =×6.02×1023×2.01×108=5.15×1032eV=8.24×1013J。 对应常规能源：合2.51×106kg（即2510吨）煤炭燃烧！ 2．链式反应 启发：从刚才的反应看，铀的裂变并不是自发的，而是需要中子去“轰击”，是不是为了维持反应的连续，我们需要另置一个中子源——然后不停地用中子轰击铀核？ ☆学生：观察反应方程→得出结论（无需，因为反应的生成物中有中子，可以作为下一个反应的“炮弹”。） 链式反应介绍… 二、核电站 提到重核裂变，我们的第一反应是原子弹、蘑菇云、广岛，似乎核能总是核毁灭相联系。核能可以文明地被利用到常规领域吗？ ☆学生：可以。 从上面的计算可以看出，核能是巨大的，如果让它一股脑的全部释放出来，肯定“文明”不了。所以，这里存在一个减速的问题。但是，前面不是说过，核反应的特点就是速度不变性吗？不过，轻同学们想一想，反应本身虽然不可控制，但是反应的个数如果可以控制，不也就控制了反应生成的能量了吗？ 1．核反应堆 能够有效控制反应个数的装置叫核反应堆。图22-15就是核反应堆的示意图。 A．快中子、慢中子和减速剂：首先，科学家研究发现，铀裂变方程的左边事实上要求的中子的速度不能很大，称为“慢中子”，而右边生成的中子速度却是很大的，称为“快中子”。因此要保证链式反应顺畅进行，就有一个将中子减速的课题。负责此项工作