5.4 核裂变与核聚变（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第4节 核裂变与核聚变 第五章 人教版 选择性必修第三册 核裂变的发现 01 反应堆与核电站 02 核聚变 03 典例分析 04 CONTENTS 目录 新课导入 较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢？ 核裂变的发现 PART 01 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的过程中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。 奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此做出了解释，铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变。 哈恩 迈特纳 弗里施 核裂变的发现 核裂变：重核受粒子打击，分裂成质量较小的核，释放核能的反应。 ⑴铀核裂变的一种典型情形 （最典型的一种核反应方程式） 1、核裂变 ⑵铀核的三分裂、四分裂 1947年我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇在巴黎首先观察到中子轰击铀核的三分裂和四分裂现象。 铀核裂变的产物是多种多样的，其他裂变方程还有: 二分裂 三分裂 四分裂 概率： 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，且由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，这种反应叫核裂变的链式反应。 ⑴定义： 2、链式反应 （2）临界体积和临界质量：使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。 铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素。原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大，如果铀块不够大，中子在铀块中通过时，就有可能不到铀核而跑到铀核外面去，链式反应不能继续。只有当铀核足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个核，使链式反应进行下去。 发生链式反应的条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。 如图为核裂变示意图。 (1)重核裂变是一种天然现象吗？ (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 答案：(1)不是　(2)不能 解析：重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。 想一想 一个铀235核裂变时释放的能量如果200MeV估算，1kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能! 3、核裂变释放大量的能量 原子弹是利用重核的裂变反应制成的,高纯度的铀或钚超过临界体积时发生链式反应,在极短时间内能够释放大量核能，发生猛裂爆炸。 原子弹 原子弹的结构有“内爆式”和“枪式”两种。 拓展学习 拓展学习 为了打破核垄所，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。同时，我国政府郑重承诺:中国在任何时候、任何情况下，都不首先使用核武器，不对无核国家或地区使用或威胁使用核武器。我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。 【例题】 (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 AD 小试牛刀 【例题】铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是(　　) A.铀块的质量是重要因素，与体积无关 B.为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子 C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关 C 小试牛刀 反应堆与核电站 PART 02 通过可控制的链式反应来释放核能的装置。 “热中子（慢中子）”核反应堆示意图 水泥防护层 控制棒——镉棒 燃料棒—铀棒 减速剂 1、反应堆： ①铀棒：由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，它是核反应堆的燃料。 ②石墨(或重水)：石墨(或重水)作为慢化剂，附着在铀棒周围，使反应生成的快中子变为慢中子，便于被铀235“捉”住，发生核裂变。 ③镉棒：主要作用是吸收中子，控制反应速度，所以叫作控制棒。 ④水泥防护层：屏蔽射线，防止放射性污染。 核电站工作流程 第一回路中的水被泵压入反应堆，通过堆芯时核心反应放出的热使水的内能增加，水温升高。第一回路的水进入交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回反应堆。 在热交换器内，第二回路中的水被回热生成高温高压蒸汽，驱动汽轮机运转。 ⑴核电站工作流程 2、核电站 在反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏障裂变反应放出的各种射