5.4 第4节　核裂变与核聚变　第5节　“基本”粒子 课件《创新课堂》选择性必修三（47页ppt）

(课件网) 第4节　核裂变与核聚变 第5节�———�基本”粒子 1．知道重核的裂变反应和链式反应的发生条件。　2.了解核反应堆的类型，知道核电站的工作模式。　3.知道核聚变反应，关注受控核聚变反应研究的进展。　4.会分析和计算核裂变和核聚变过程释放的核能。　5.初步了解粒子物理学的基础知识。　 课前知识梳理 PART 01 第一部分 中子 链式反应 临界体积 临界质量 核反应堆 石墨 重水 普通水 中子 深 中子 控制棒 射线 放射性物质 水泥层 放射性 深埋地下 质量较大 10－15m 温度 热核反应 产能效率高 核聚变燃料氘 磁约束 正电子 μ子 K介子 π介子 相同 相反 正电子 参与 质子 中子 不参与 电子 传递 电磁 弱 强 判断下列说法是否正确。 (1)铀核的裂变是一种天然放射现象。(　　) (2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去。(　　) (3)控制棒是通过吸收中子的多少来控制链式反应速度的。(　　) (4)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些。(　　) (5)质子、中子和电子都是不可再分的基本粒子。(　　) (6)质子和反质子的电荷量相同，电性相反。　(　　) × √ √ × × √ 课堂深度探究 PART 02 第二部分 知识点一　重核的裂变 图为重核裂变的链式反应。 试探究：(1)什么是链式反应？ [提示]　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。 (2)链式反应中的临界体积和临界质量分别指什么？ [提示]　核裂变物质能发生链式反应的最小体积叫临界体积，相应的质量叫临界质量。　 1．铀核的裂变和裂变方程 (1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状。 (2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能。 2．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。 (2)铀块的质量大于临界质量。 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足。 3．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。一个铀235核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。 √ √ [解析]　根据核反应前后质量数守恒有235＋1＝141＋92＋k，解得k＝3，根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1 g，释放的能量E＝Δmc2＝1×10－3×9.0×1016 J＝9×1013 J，故A、C、D错误，B正确。 知识点二　核电站的工作原理 慢中子反应堆的示意图如图所示。 试探究：(1)铀235是容易吸收快中子还是慢中子后发生裂变反应？ [提示]　慢中子。 (2)如何控制核裂变反应的激烈程度？ [提示]　控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，反之，应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会快一些。　 1．反应堆工作原理 (1)热源：在核电站中，核反应堆是热源。铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变。慢化剂附在铀棒周围。 (2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒。控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度。 (3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷 ... ...