第五章 4 核裂变与核聚变 5 “基本”粒子（课件）—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

4　核裂变与核聚变 第五章 原子核 选修第三册 人教版 学习目标 1.知道什么是裂变、聚变和链式反应，知道链式反应和聚变的条件. 2.会书写裂变和聚变方程，会利用质量亏损计算裂变和聚变产生的核能. 3.了解核反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度． 2 知识梳理 一、核裂变及链式反应 1．核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变． 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. 3．典型的裂变方程 (1) (2) 4．核能的释放 由于重核的核子的平均质量大于中等质量原子核的核子的平均质量，因此，铀核裂变为中等质量的原子核时，会发生质量亏损，释放核能． 5．裂变反应的能量大小 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核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算，1 kg铀235 全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温． 6．链式反应 中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变反应一代接一代继续下去，这样的过程叫作核裂变的链式反应． 7．链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积． (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子． 8．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量． 二、反应堆与核电站 1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成： (1)燃料：铀棒． (2)慢化剂：石墨、重水和普通水(也叫轻水)． (3)控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作控制棒． 2．核电站的主要部件及作用 组成部分 材料 作用 裂变材料(核燃料) 浓缩铀 提供核燃料 减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水) 使裂变产生的快中子减速 控制棒 镉棒 吸收中子，控制反应速度 热交换器 水或液态的金属钠 传输热量 防护层 厚水泥层 防止放射线泄露，对人体及其他生物体造成伤害 3．工作原理 核燃料发生核裂变释放的能量使反应区