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课件网) 第五章 原子核与核能 第4节 核裂变和核聚变 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 秦山核电站 原子弹 1.知道什么是裂变、聚变和链式反应,知道链式反应和聚变的条件。 2.会书写裂变和聚变方程,会利用质量亏损计算裂变和聚变产生的核能。 3.了解核反应堆的工作原理,知道如何控制核反应的速度。 一、重核裂变 20世纪30年代，科学家用中子轰击铀核，发现铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量。科学家从生物学的细胞分裂中得到启示，把这种核反应过程称为核裂变。核裂变是释放核能的方法之一。 为什么会发生裂变呢？ 科学家认为，中子击中 后，将复合成 ，且处于高激发状态。 要发生形变，从一个接近球形的核变为一个拉长的椭球形的核，核子间的距离增大，核力迅速减小，不能抵消质子间的库仑斥力从而不能使核恢复原状， 就分裂成两部分，同时放出中子。 裂变示意图 铀核的裂变 用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。 铀核裂变的产物是多种多样的 典型裂变 生成钡（Ba）和氪（Kr），同时释放三个中子 1个 裂变为 和 释放的能量计算 反应过程中质量减小了Δm＝0.2153u，释放的能量 ΔE=0.2153×931.5 MeV=200.55 MeV 1kg的铀235全部裂变，释放出的核能相当于两千余吨标准煤完全燃烧释放的能量。 铀核裂变时释放出的能量是巨大。 科学书屋：核裂变的发现 1934年，在中子和人工放射性发现的启发下，费米用中子轰击铀238，得到了一种新的放射性元素，费米误认为这种新元素是原子序数为93的超铀元素。后来证实费米的结论是错误的。 1938年，约里奥一居里夫妇用慢中子照射铀盐，分离出了类似镧（Z＝57）的放射性元素。他们对中子与铀（Z＝92）发生反应生成核电荷数与铀相距很远的镧感到疑惑。 德国科学家哈恩等人看到了约里奥一居里夫妇的实验结果后，重复做了有关实验，不仅肯定了镧的存在，而且发现了放射性钡核（Z＝56）。哈恩将这个结果告诉了迈特纳，这位奥地利女物理学家认为：铀核俘获一个中子后分裂成两个大致相等的部分，这就是核裂变。哈恩因发现核裂变现象而获得1944年诺贝尔化学奖。 核裂变的发现引起了科学界的极大轰动，许多科学家投入到重核裂变的研究中。不久，科学家通过实验证明了链式反应的可能性，为人类应用原子能打开了大门。 二、链式反应 链式反应能否持续，与铀块质量和体积是否有关？ 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，很可能打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。 1.定义：在U核裂变释放出巨大能量的同时,平均每次可以放出 个中子,这些中子称为第1代中子,如果其中至少有一个继续轰击U,使之发生裂变,就能产生第2代中子,这样不断继续下去,中子会不断 ,裂变反应就会不断加强,就形成了裂变的链式反应。 2~3 增加 2.临界体积：能够发生链式反应的铀块的 体积称为临界体积。 最小 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。 二、链式反应 反应堆：通过可控制的链式反应 来释放核能的装置。 1.核燃料：浓缩铀235 2.减速剂：石墨、重水、普通水，使中子减速，易于捕获 3.控制棒：镉，吸引中子，控制链式反应的快慢 核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高。水或液态的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，同时也使反应堆冷却。 核反应堆：人工控制链式反应的装置 太阳是靠什么为地球生命提供 ... ...
