5.4核裂变与核聚变-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第三册）

5.4 核裂变与核聚变 知识点一、核裂变的发现 1．核裂变：铀核在被 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U＋ n→Ba＋Kr＋ . 3．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 反应． 4．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生 反应的 体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量． 知识点二、反应堆与核电站 1．核电站：利用核能发电，它的核心设施是 ，它主要由以下几部分组成： (1)燃料： ． (2)慢化剂： 、 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 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 ，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作 ． 2．工作原理 核燃料发生 释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外 ，把反应堆内的 传输出去，用于 ，同时也使反应堆冷却． 3．核污染的处理 在反应堆的外面需要修建很厚的 ，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的 ，需要装入特制的容器， ． 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 知识点三、核聚变 1．定义：两个 结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变． 2．核反应方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV. 3．条件：使轻核的距离达到 m以内． 方法：加热到很高的 ． 4．宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核 成氦核释放的 能． 5．人工热核反应： 弹．首先由化学炸药引爆 弹，再由 弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸． 6．核聚变与核裂变的比较 (1)优点：①轻核聚变产能 ；②地球上核聚变燃料氘和氚的储量 ；③轻核聚变更为安全、清洁． (2)缺点：核聚变需要的温度太 ，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度． 解决方案： 约束和 约束． 重核裂变与轻核聚变的区别 重核裂变 轻核聚变 放能原理 重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能 两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能 放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍 [例题1] 关于链式反应，下列说法正确的是（　　） A．只要有中子打入铀块，一定能发生链式反应 B．只要是纯铀235，一定能发生链式反应 C．只要时间足够长，就可以发生链式发应 D．铀块体积超过临界体积时，一旦中子进入就可以引发铀核的链式反应 [例题2] 原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等，在下列反应中，属于核裂变反应的是（　　） A．Bn→LiHe B．U→ThHe C．NHe→OH D．Un→BaKrn [例题3] 关于核电站的核反应堆，下列说法正确的是（　　） A．利用热中子是因为热中子的速度快，增加反应速度 B．在铀棒的周围放重水或普通水的目的是冷却反应堆 C．控制棒通过减速中子达到控制反应速度的目的 D．若核反应剧烈，可将控制棒插入深一些，减慢反应速度 [例题4] 如图所示的链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是（　　） A．中子 B．质子 C．α粒子 D．β粒子 [例题5] （2023春•河南期末）核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。以下反应属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． [例题6] 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：HH→Hen，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c氘核聚变反应中释放的核能约为（　　） A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV [例题7] 我国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾．第