,自主学习,名师解疑,分类例析,课堂对点演练,第,2,节核裂变,第2节核裂变,1,知道重核裂变能放出能量，并能计算核能，知道链式,反应,2,知道什么是核裂变,3,了解铀核的裂变特点,4,了解核电站的工作原理,.,1知道重核裂变能放出能量，并能计算核能，知道链式,一、重核的的裂变,定义：重核用中子轰击，分裂成质量相近的两部分，并,释放,_,的核反应过程叫做核裂变，核裂变释放的能,量，称为裂变能，也称为,_,或,_,核能,原子能,能量,中子,一、重核的的裂变核能原子能能量中子,二、链式反应,链式反应,：由重核裂变产生的,_,使裂变反应一代接一,代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应,链式反应的条件,：发生裂变物质的体积大于等于,_,_,三、裂变反应堆,核反应堆,：用人工的方法控制链式反应的速度，能维持,和控制,_,的装置，叫做核反应堆,组成,：核反应堆包括,_,、,_,、,_,和,_,等部分其中堆芯又由,_,、,_,和,_,组成,临界,体积,核裂变,堆芯,中子反射层,控制系统,防护层,燃料棒,减速剂,冷却剂,中子,二、链式反应临界体积核裂变堆芯中子反射层控制系统防护层燃料棒,(1),燃料：,_,；,(2),减速剂：铀,235,容易捕获慢中子发生反应，采用,_,、,_,和,_,作减速剂；,(3),控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉,_,的特性，就可以容易地控制链式反应的速度,铀棒,石墨,重水,普通水,吸收中子强,(1)燃料：_；铀棒石墨重水普通水吸收中子强,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,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,2,3,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,一、铀核的裂变,能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量一般说来，平均每个核子放出的能量约为,1 MeV,，,1 kg,铀,235,全部裂变放出的能量相当于,2 800 t,标准煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温,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,在天然铀中，主要有两种同位素，,99.3%,的是铀,238,，,0.7%,的是铀,235,，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的情况不同,因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀,235.,因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀235.,核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀,235,，它的主要部件列表如下：,二、核电站,主要组成,部件名称,慢化剂,控制棒,热循环介质,保护层,采用的,材料,石墨、重水或普通水,(,也叫轻水,),镉,水或液态钠,很厚的水泥外壳,作用,降低中子速度，便于铀,235,吸收,吸收中子，控制反应速度,把反应堆内的热量传输出去,屏蔽射线防止放射性污染,核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235，它的,(1),在核电站中，核反应堆是热源，如图,4,2,1,所示为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀,(,铀,235,的含量占,2%,4%),制成，石墨,(,重水,),为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀,235,的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围,反应堆工作原理,图,4,2,1,(1)在核电站中，核反应堆是热源，如图421所示为简化的,(2),镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作,(3),核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面,(2)镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒控,(1),消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀,30 t,左右，而同样功率的火电站每年要消耗,250,万吨优质煤,(2),作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大,(3),对环境的污染要比火力发电小,核电站发电的优点,(1)消耗的核燃料少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩,关于重核的裂变，下列说法正确的是,(,),A,核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量,B,重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏,损，所以核子数减少,C,铀核自发放出,粒子、,粒子时要释放能量，核电站利,用的就是这一能量,D,重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重,核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损,【,典,例,1,】,对核裂变的理解,关于重核的裂变，下列说法正确的是 ()【典例1,解析,核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能原子核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价值不大，原子核的人工转变也放出能量，但作为,“,炮弹,”,的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失所以核能的获取主要是通过裂变或聚变的途径比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项,D,正确铀核,解析核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能原子核的衰变以,裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，选项,A,错误裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，,B,错误衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，选项,C,错误,答案,D,借题发挥,重核发生裂变的条件是：,(1),要俘获慢中子；,(2),铀块的体积要大于临界体积,重核裂变放能的原因是：重核核子的平均质量大于中等核核子的平均质量,裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，选项A错,关于重核的裂变，以下说法正确的是,(,),A,核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量,B,中子从铀块中通过时，一定发生链式反应,C,重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所,以核子数要减少,D,由于重核的核子质量大于中等质量核的核子平均质,量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏,损，放出核能,解析,根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子而发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于,【,变式,1,】,关于重核的裂变，以下说法正确的是 ()【变式1】,m,U,235.043 9 u,，,m,n,1.008 67 u,，,m,Sr,89.907 7 u,，,m,Xe,135.907 2 u,，,质量亏损为,m,(,m,U,m,n,),(,m,Sr,m,Xe,10,m,n,),0.150 97 u.,mU235.043 9 u，mn1.008 67 u，m,可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项,A,、,B,、,C,均错重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能综上所述，选项,D,正确,答案,D,可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减,原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组成,(,),A,原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统,B,原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统,C,原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统,D,原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统,解析,原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀,(,铀,235,占,3%,4%),制成的铀棒；铀,235,易俘获慢中子，不易俘获快中子，必须使用减速剂,(,如石墨、重水、普通水,),，让快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子；控制,【,典,例,2,】,核电站及组成部分的功能,原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部,调节系统是用于调节中子的数目以控制反应速度，它是由镉做成的置放在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成；冷却系统靠水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全,答案,A,借题发挥,核电站的核心是核反应堆，对反应堆的原理和组成应记牢是解好此类题目的核心,调节系统是用于调节中子的数目以控制反应速度，它是由镉做成的置,D,虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比,火电站严重,【,变式,2,】,D虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比【变式2】,答案,B,答案B,一个铀,235,原子俘获一个中子后，裂变为氙,139,和锶,94,，同时放出三个中子,(1),写出核反应方程并计算出一个铀核裂变时释放的核能已知,m,U,235.043 94 u,，,m,Xe,138.918 44 u,，,m,Sr,93.915 57 u,，,m,n,1.008 665 u.,(2),计算,1 kg,铀完全裂变可释放出的能量，其相当于多少热值为,2.9310,7,J/kg,的煤完全燃烧时放出的热量？,解析,计算重核裂变释放的核能，首先写出正确的裂变方程式，计算出裂变前后的质量亏损,m,，然后将,m,代入爱因斯坦质能方程,E,mc,2,，计算出裂变释放的核能,【,典,例,3,】,计算裂变反应中释放的核能,一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶94，同,(1),核反应方程为,该反应的质量亏损为,m,(,m,U,m,n,),(,m,Xe,m,Sr,3,m,n,),(235.043 94,1.008 665)u,(138.918 44,93.915 57,31.008 665)u,0.192 6 u,，,所以，一个铀核裂变释放的核能为,E,0.192 6931.5 MeV,179.4 MeV.,(2)1 kg,铀中含有的铀核数为,1 kg,铀完全裂变共释放的能量为,E,N,E,2.56210,24,179.4 MeV,4.6010,26,MeV.,相当于完全燃烧的煤的质量为,(1)核反应方程为,答案,见解析,借题发挥,裂变过程中质量数守恒，电荷数守恒由爱因斯坦质能方程得释放的核能,E,mc,2,.,铀的物质的量为,235 g/mol,，,1 mol,铀含,6.0210,23,个铀核，,1 kg,铀完全裂变可释放的能量，等于各个铀核所释放能量的总和,答案见解析,A,(,M,m,1,m,2,),c,2,B,(,M,m,m,1,m,2,),c,2,C,(,M,m,1,m,2,9,m,),c,2,D,(,m,1,m,2,9,m,M,),c,2,解析,铀,235,裂变时的质量亏损为,m,M,m,m,1,m,2,10,m,M,m,1,m,2,9,m,由质能方程可得,E,mc,2,(,M,m,1,m,2,9,m,),c,2,.,答案,C,【,变式,3,】,A(Mm1m2)c2 B(Mmm1m2),铀核裂变时，关于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是,(,),A,铀块的质量是重要因素，与体积无关,B,为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变,时产生的中子,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,能否发生链式反应与铀块的质量无关,对核裂变的理解,1,铀核裂变时，关于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是,解析,要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积，或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快