4 核裂变与核聚变 5———基本”粒子 定位·学习目标 1.阅读教材,知道核裂变与核聚变、链式反应及粒子的基本概念,了解原子弹、核反应堆、聚变反应条件、新粒子的内容,形成物理观念。 2.通过对链式反应的探究,了解链式反应的条件,知道核电站的工作原理,了解轻核聚变的条件,培养科学思维和科学探究精神。 知识点一 核裂变的发现 探究新知 1.核裂变 重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核,并放出核能的过程。 2.铀核裂变 用中子轰击铀核时,铀核发生裂变,其产物是多样的,其中一种典型的反应是 UnBa+Kr+n。 3.链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后,裂变释放的中子再继续与其他重核发生反应,引起新的核裂变,就能使核裂变反应不断地进行下去,这种由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程,叫作核裂变的链式反应。 4.常见的裂变方程 (1UnXeSr+n。 (2UnBaKr+n。 5.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积不小于临界体积,或质量不小于临界质量,以保证中子能够碰到铀核。 (2)有足够浓度的铀235。 (3)有足够数量的慢中子。 6.裂变反应的能量 铀核裂变为中等质量的原子核,发生质量亏损,所以放出能量。如果一个铀235核裂变时释放的能量按200 MeV估算,1 kg铀235全部发生核裂变时放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能,裂变时能产生几百万摄氏度的高温。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)铀核的裂变是一种天然放射现象。( × ) (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应。( × ) (3)核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量。( × ) (4)铀核裂变的产物是钡和氪,且固定不变,同时放出三个中子。( × ) 知识点二 反应堆与核电站 探究新知 1.核电站 利用核能发电,它的核心设施是反应堆,它主要由以下几部分组成。 (1)燃料:铀棒。 (2)慢化剂:铀235容易捕获慢中子发生反应,采用石墨、重水或普通水作慢化剂。 (3)控制棒:为了控制能量释放的速度,就要想办法调节中子的数目,采用在铀棒之间插入镉棒的方法,利用镉吸收中子的特性,就可以控制链式反应的速度。 2.工作原理 核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高。 3.能量输出 利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动,用于发电。 4.核污染的处理 在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽核裂变产物放出的各种射线,核反应堆中的核废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)中子的速度越快,越容易发生铀核裂变。( × ) (2)核反应堆是通过调节中子数目来控制反应速度的。( √ ) (3)核反应堆用过的核废料无毒无害。( × ) 知识点三 核聚变 探究新知 1.定义 两个轻核结合成质量较大的核的反应。 2.典型的核聚变:一个氘核和一个氚核的聚变, HHHen+17.6 MeV。 该反应平均每个核子放出的能量比核裂变反应平均每个核子放出的能量大 3～4倍。 3.条件 (1)轻核的作用距离要达到10-15 m以内。 (2)核聚变可以通过高温来实现,因此又叫热核反应。 4.聚变与裂变相比的优点 (1)轻核聚变产能效率高。 (2)地球上核聚变燃料的储量丰富。 (3)轻核聚变更为安全、清洁。 5.实现核聚变的方法 (1)难点:地球上没有任何容器能够经受核聚变需要的高温。 (2)方案:科学家设想了两种方案,即磁约束和惯性约束,环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)核聚变平均每个核子放出的能量,比裂变反应中平均每个核子放出的能量大。( √ ) (2)要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功。( √ ) (3)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受热核反应所需的温度。( √ ) 知识点四———基本”粒子 探究新知 1.新粒子 ... ...
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