5.4核裂变与核聚变 教学课件（40张PPT）

4. 核裂变与核聚变 人教版（2019）物理（选择性必修第三册） 第五章 原子核 目录 素养目标 01 课程导入 02 新课讲解 03 总结归纳 04 课堂练习 05 正确教育 素养目标 1.了解核裂变反应及链式反应的条件 2.知道反应堆的工作原理及其类型，知道核电站的工作流程 3.了解核聚变反应及条件。关注受控核聚变反应研究的进度 4.了解两类核能应用的利弊，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响 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? 正确教育 核裂变的发现 核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变。 铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪（铀236为中间过程，不稳定），同时放出3个中子。核反应方程是 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。 条件：核裂变物质的体积大于或等于临界体积 或核裂变物质的质量大于或等于临界质量。 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。通常把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 链式反应 核裂变的发现 铀核的三分裂、四分裂 92235U+01n→54139Xe+3898Sr+201n ? 92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n ? 二分裂 铀核裂变的产物是多种多样的，其他裂变方程还有: 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也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的 和 。这一研究成果得到了广泛的认可和赞誉。 铀核裂变时如果生成物不同，释放的能量也有差异。如果一个铀235核裂变时释放的能量按200 MeV估 算，1 kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2 800 t 标准煤完全燃烧时释放的化学能！ = 1 kg 2800 t 核裂变的发现 已知：????????=????????????.????????????????×10-27 kg， ????????????=????????????.????????????????×10-27 kg， ????????????=????????????.????????????????×10-27 kg， ????????=????.????????????????×10-27 kg。求： 1Kg铀完全裂变释放的能量。 ? 铀核裂变时的核反应方程为： ????????????????????????+????????????→????????????????????????????+????????????????????????+???????????????? ? 1kg铀中含有的铀核数为： 1Kg铀完全裂变释放的能量为： 1个U235发生裂变亏损质量： 1个U235发生裂变释放的能量： ΔE=?????????????=?????×????????????.????????????????=200.55MeV ? Δm = (mu+ mn) - (mBa+mKr+3mn)= 0.3578×10－27kg ΔE=????.????????????×????????24×200.55MeV=8.2×1013J ? 相当于标准煤的质量为： 已知1kg标准煤完全燃烧释放的热量是2.94×107J，则1Kg铀完全裂变释放的能量相当于多少标准煤完全燃烧释放的热量？ 原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的，在极短时间内能够释放大量核能，发生猛烈爆炸。 原子弹的燃料是铀235或钚239。在天然铀中只有0.7%的铀235，剩下的99.3%是不易核裂变的铀238。为得到高浓度的铀235，就必须进行同位素分离，形成铀235含量较高的浓缩铀。钚239在自然界并不存在，人们利用核反应堆中产生的中子打击铀238，生成物衰变后成为钚239，然后再利用化学方法将钚239从铀238 ... ...