4.2 核裂变 学案-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-5

第2节 核裂变 学案 学习目标： 1.知道裂变反应，了解裂变反应堆的工作原理及常用的裂变反应堆的类型． 2．知道什么是链式反应及其发生的条件． 基础知识： 一、重核的裂变 1．核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程． 2．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是U＋n―→Ba＋Kr＋3n． 二．链式反应： 当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起其他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应． 链式反应的条件： (1)发生裂变物质的体积大于等于临界体积； (2)有足够浓度的铀235； (3)有足够数量的慢中子． 三、裂变反应堆 (1)热：在核电站中，核反应堆是热，如图为简化的核反应堆示意图：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)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围． 反应堆示意图 (2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒．控制棒插入深一些，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，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度． (3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，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，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面． 重难点理解： 1．铀核的裂变和裂变方程 (1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状． (2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越越多的核能． (3)常见的裂变方程： ①U＋n→Xe＋Sr＋2n. ②U＋n→Ba＋Kr＋3n. 2．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积． (2)铀块的质量大于临界质量． 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足． 3．裂变反应的能量 铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量．一个铀235核裂变时释放的能