5.4 核裂变　核聚变 5. 粒子物理学发展概况（课件 学案 练习，共3份）教科版（2019）选择性必修第三册

4　核裂变　核聚变 5　粒子物理学发展概况 学习目标　1.知道什么是核裂变。 2.知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能。 3.了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及核电站的工作模式。 4.知道什么是聚变反应，会计算核聚变中释放的核能。 5.了解受控热核反应及其研究和发展。 知识点一　核裂变　链式反应 1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。巨大的核能是从哪里来的？ _____ _____ 1.核裂变 把重核分裂成几个_____原子核的核反应现象称为核裂变。 2.铀核裂变 用一个低速中子轰击铀核时，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 如果一个反应过程的_____能够再次引发这种反应，从而使反应一旦开始后就能自动延续下去，这样的反应称为链式反应。 4.临界体积 把能够发生链式反应的裂变物质的最小体积叫作临界体积。 5.1 g铀235完全裂变释放的能量相当于燃烧约_____煤放出的化学能，而且这么多能量是在短短不到1 s的时间之内释放出来的。 【思考】 如图为铀核裂变示意图。 (1)铀核裂变是如何发生的？试写出一种铀核裂变的核反应方程。 (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ _____ _____ 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 听课笔记_____ _____ 例2 现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：U＋n→Nd＋Zr＋3n＋8e＋ν (1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数； (2)已知铀(U)核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u；又知1 u相当于931.5 MeV的能量，试计算1 kg铀235完全裂变大约能产生的能量是多少？ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ 知识点二　核反应堆　核电站 如图是慢中子反应堆的示意图，则： (1)铀235是容易吸收快中子还是慢中子后发生裂变反应？ (2)如何控制裂变反应的激烈程度？ _____ _____ 1.核反应堆 (1)是一种_____的核裂变链式反应装置。核反应堆按引起裂变的中子能量可分为_____反应堆和快中子反应堆。 (2)慢化剂：铀235具有能俘获慢中子，而不易俘获快中子的特点。为此在铀棒周围放置慢化剂，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量损失，变成慢中子。常用作慢化剂的物质有普通水(也叫轻水)、_____和石墨。 (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入一些控制棒。制造控制棒的材料是镉或硼等能强烈吸收中子的物质，当反应过于剧烈时，就把控制棒插入得深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。反之则把控制棒向外拔出一些。 2.核电站 (1)核能发电指利用核反应堆中_____所释放出的核能进行发电。 (2)核能转变成水的_____，使水变成高温高压的蒸气，推动汽轮发电机发电。 (3)核电站的主要部件及作用如下表 部件名称 项目　 慢化剂 控制棒 冷却剂 安全壳 采用的材料 石墨、重水或普通水(也叫轻水) 镉(或硼等) 水或液态的金属钠 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 (4)核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少。 ②作为核燃料的铀、钍等在地球 ... ...