5.5 裂变和聚变（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第五节　裂变和聚变 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道什么是核裂变． 2．知道链式反应，并能计算核裂变释放的核能． 3．了解核反应堆的工作原理和核电站的工作流程． 4．知道核聚变反应的定义和聚变反应的特点． 5．会判断和书写核聚变反应的方程，能计算核聚变释放的能量． 6．了解受控热核反应． 1.物理观念：核裂变、链式反应、临界体积和临界质量、核聚变、粒子及其种类． 2．科学思维：核裂变、核聚变反应方程的书写及核能的计算． 3．科学态度与责任：核能的利用在国防和建设中的应用． [对应学生用书P87] 1．核裂变和核聚变 一个重核分裂成两个较轻的核时，会释放出能量，我们把这种核反应叫作核裂变． 两个轻核聚合成一个较重的核时，也会释放能量，我们把这种核反应叫作核聚变． 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U＋n―→Ba＋Kr＋3n． 3．链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应． 4．临界体积和临界质量 把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． 5．链式反应的条件 发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量． [判断] (1)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出3个中子．(×) (2)裂变中放出的中子数目是固定的3个中子．(×) (3)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应．(√) 1．条件 (1)轻核的距离要达到10－15_m以内． (2)聚变可以通过高温来实现，因此又叫热核反应． 2．核反应举例 (1)热核反应主要应用在核武器上，如氢弹． (2)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆． (3)典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变， H＋H―→He＋n＋γ 该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍． [思考] 发生核聚变需要什么条件？ 提示　需要足够大的能量使轻核间的距离达到10－15 m以内． 1．反应堆 通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆． 2．慢化剂 反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水． 3．控制棒 为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，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． 4．核污染的处理 为阻止射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制容器，深埋地下． [思考] 慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 提示　慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利用率． [对应学生用书P88] 探究点一　核裂变和链式反应 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功． (1)原子弹爆炸属于哪种核反应？ (2)写出一个属于原子弹爆炸类型的核反应方程． 提示　(1)核裂变 (2)U＋n―→Sr＋Xe＋10n 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，释放出越来越多的核能． (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)由慢中子轰击． (2)铀块的体积大于临界体积，或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． 据伊朗新闻电视台2019年9月7日消息，伊朗原子能组织发言人卡迈勒万迪当天宣布，作为第三阶段中止履行伊核协议的措施，伊朗已启动了“先进离心机”，以增加浓缩铀储量．关于铀核的裂变，下列叙述正确的是(　　) A．核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，并吸收大量能量 B．核反应堆中铀核自发分裂为两个或几个中等质量的原子核，同时释放大量的核能 C.要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有慢中子的轰击 D．要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有快中子的轰击 C　[核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，同时释放大量的核能，故A、B错误；要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有慢中子的轰击，快中子不易捕获