5.4核聚变与核裂变课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册(共19张PPT)

(课件网) 5.4 核裂变与核聚变 问题导入 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 一、核裂变 1.核裂变：重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应的过程 物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时发现元素钡. 核裂变的产物不唯一 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。 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! = 核裂变过程中释放巨大的能量 一、核裂变 2800吨 2.链式反应：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 一、核裂变 ①保证铀235的纯度 ②铀块的大小 通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积称为临界体积，把相应的质量称为临界质量。 一、核裂变 3.链式反应的条件 拓展学习 原子弹 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。 二、反应堆与核电站 1.核反应堆：通过可控制的链式反应来释放核能的装置。 铀棒 镉棒 水泥防护层 ⑴燃料：铀棒成分是天然铀或浓缩铀（铀235的含量占2% 4%） ⑵慢化剂：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、重水或普通水。 ⑶控制棒：在铀棒之间插入一些镉棒，利用镉棒吸收中子的能力很强来控制反应速度。镉棒插入的越深，吸收的中子就越多，链式反应的速度就越慢。 ⑷水泥防护层：屏蔽射线防止放射性污染。 中子的速度不能太快，否则会与铀235“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变。实验证明，速度与热运动速度相当的中子最适于引发核裂变。这样的中子就是“热中子”，或称慢中子。 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。 一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30吨左右，而同样功率的火电站每年要消耗煤250万吨。核电站对环境的污染比火电站小。 2.核电站的工作流程 二、反应堆与核电站 三、核聚变 1.核聚变：两个轻核结合成质量较大的核，释放核能的反应的过程 2.核聚变的条件 10-15m 核力 库伦斥力 动能大 要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15 m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，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，原子核要有很大的动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动能而发生核聚变呢？ 当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生核聚变。因此，核聚变又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。 三、核聚变 3.核聚变普遍存在于宇宙中 太阳 恒星 科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！ 热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。 太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其 ... ...