5.4核裂变与核聚变　5.5“基本”粒子课件（共35张PPT）-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

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？ 新课导入 5.4核裂变与核聚变　5.5“基本”粒子 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的过程中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。 奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此做出了解释，铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变。 哈恩 迈特纳 弗里施 学习任务一 学习任务一 核裂变的发现 核裂变：重核受粒子打击，分裂成质量较小的核，释放核能的反应。 1.核裂变 ⑴铀核裂变的一种典型情形 中子轰击铀235 中间产物铀236 氪89 钡144 3个中子 ????????????????????????+????????????→????????????????????????????+????????????????????????+???????????????? ? （最典型的一种核反应方程式） ⑵铀核的三分裂、四分裂 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。 铀核裂变的产物是多种多样的，其他裂变方程还有: ????????????????????????+????????????→????????????????????????????+????????????????????????+???????????????? ? ????????????????????????+????????????→????????????????????????????+????????????????????????+???????????????????? ? 二分裂 三分裂 四分裂 概率： 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且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，这种反应叫核裂变的链式反应。 ⑴定义： 2.链式反应 （2）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 （3）链式反应的条件: ①有足够浓度的铀235 ②有足够数量的慢中子 ③发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量。 发生链式反应 爆炸 足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。 发生链式反应的条件：铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。 『想一想』 如图为核裂变示意图。 (1)重核裂变是一种天然现象吗？ (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 答案：(1)不是　(2)不能 解析：重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。 3.核裂变释放大量的能量 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! 原子弹是利用重核的裂变反应制成的,高纯度的铀或钚超过临界体积时发生链式反应,在极短时间内能够释放大量核能，发生猛裂爆炸。 原子弹 拓展学习 原子弹的结构有“内爆式”和“枪式”两种。 通过可控制的链式反应来释放核能的装置。 1.反应堆： “热中子（慢中子）”核反应堆示意图 水泥防护层 控制棒———镉棒 燃料棒—铀棒 减速剂 ⑴燃料：铀棒 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 ... ...