5.4核裂变与核聚变 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

班级 姓名 学号 第4节 核裂变与核聚变 知识梳理 知识点一　核裂变的发现 1．核裂变：重核被 轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的核反应。 2．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典型的铀核裂变是U＋n―→Ba＋Kr＋ 。 3．链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂变反应 继续下去的过程叫核裂变的链式反应。 4．临界体积和临界质量：把核裂变物质能够发生链式反应的最 体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 5．核裂变的能量：1 kg铀235全部发生核裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能。 知识点二　反应堆与核电站 1．核反应堆：控制链式反应的核心设施是 ，它主要由以下几部分组成： (1)燃料： 。 (2)慢化剂：铀235容易捕获 发生反应，采用 做慢化剂。 (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 。镉的 能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入 一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。 2．核电站——利用核能发电的装置 (1)工作原理： 释放的能量，使反应区温度升高。 (2)能量输出：利用 等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的 传输出去，用于发电。同时也使反应堆冷却。 (3)核污染的处理：为避免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的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的 ，用来屏蔽 放出的各种射线，核废料具有很强的 ，需要装入特制的容器，深埋地下。 知识点三　核聚变 1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成 的核，并释放出 的反应。 (2)举例：H＋H―→ ＋n＋17.6 MeV。 (3)条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到 以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的 ，这就要求原子核具有足够的动能，有一种方法就是把它们加热到很高的温度，温度高达 开尔文，因此聚变又叫 。 (4)应用：目前，热核反应主要用在核武器上，那就是 ，需要用 爆炸产生的高温高压引发核爆炸。 (5)太阳能：太阳的主要成分是 ，太阳中心温度可达1.5×107 K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，太阳能就来自于太阳内部 释放的核能。 2．受控热核反应 (1)聚变的优点：第一：轻核聚变产能效率高。第二：地球上聚变燃料的储量丰富。第三：轻核聚变更为安全、清洁，控制温度，可控制反应，而且生成的废物数量少、易处理。 (2)聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。 (3)控制方法①磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是 。 ②惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用 从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应。 随堂练习 [例1] (多选)关于重核裂变的说法正确的是(　　) A．重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数多 B．只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应 C．为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子 D．裂变过程中释放能量，质量亏损 [例2] 如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法正确的是(　　) A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应 B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应 C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些 D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些 [例3] （多选）下列说法正确的是(　　) A．H＋H→He＋n是聚变 B．U＋n→Xe＋Sr＋2n是裂变 C．Ra→Rn＋He是α衰变 D．Na→Mg＋e是裂变 [例4] (多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关