重核的裂变(课堂)
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重核裂变课件
重核裂变课件一、引言核裂变是指重核在吸收中子后，发生核反应，分裂成两个或多个较轻的核，并释放出大量能量的过程。
这一现象最早由德国物理学家奥托·哈恩在1938年发现，其研究成果为人类开发核能奠定了基础。
本课件旨在介绍重核裂变的基本原理、反应类型、应用领域及安全控制等方面的知识。
二、重核裂变的基本原理1.核裂变过程重核裂变是指重核在吸收一个中子后，发生核反应，分裂成两个较轻的核，并释放出大量能量的过程。
裂变过程中，重核吸收一个中子后，形成一个复合核，该复合核处于激发态，不稳定。
随后，复合核发生形变，两个较轻的核在形变过程中分离，同时释放出两个或多个中子、大量的能量以及γ射线。
2.裂变链式反应在裂变过程中，释放出的中子可以继续引发其他重核发生裂变，形成链式反应。
为了维持链式反应，必须满足临界条件，即裂变产生的中子数量等于或大于吸收的中子数量。
在实际应用中，通过控制棒等手段调节中子数量，实现对链式反应的控制。
3.裂变产物及能量释放重核裂变产物主要包括两个较轻的核（裂变碎片）、释放的中子、能量（包括裂变能和γ射线能量）。
裂变能是指裂变过程中释放的核能，其大小约为200MeV。
这些能量主要以热能形式释放，可用于发电、供热等。
三、重核裂变的反应类型1.可控链式反应在核电站中，通过控制棒等手段调节中子数量，使裂变反应恰好维持在一个稳定的水平，实现可控链式反应。
这种反应产生的能量可以用来发电，为人类提供清洁、高效的能源。
2.不可控链式反应在核武器中，利用不可控链式反应产生的大量能量，实现爆炸效果。
不可控链式反应的特点是裂变产生的中子数量迅速增加，导致反应速度急剧加快，直至燃料耗尽。
3.加速器驱动系统（ADS）加速器驱动系统是一种新型核裂变技术，通过粒子加速器产生高能中子，激发重核发生裂变。
ADS具有较高的安全性，可以有效地处理核废料，同时实现能量高效利用。
四、重核裂变的应用领域1.核能发电核能发电是重核裂变最重要的应用领域。
重核的裂变 课件
(2)对铀235裂变的解释： 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，使得核由于 质子间的斥力作用而不能恢复原 状，这样就分裂成几块，同时放 出2～3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，这就叫链式反应，如 右图所示： ③重核裂变有质量亏损，所以放出能量． 注：铀235裂变需要一定的条件：①要有足够浓度的铀235； ②要有足够数量的慢中子；③铀块的体积要大于临界体积．
注：铀核裂变的产物多种多样，其中较典型的产物是钡
和氪，其核反应方程是 29325U＋01n→14546Ba＋8396Kr＋310n.
3．临界体积：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． 4．铀核的裂变和链式反应 (1)发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉曼利
用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能和利用迈进 了第一步．
重核的裂变
1．裂变
核物理学中把重核分裂成质量较小的核，________核能的反 应．用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物 ________．一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个
________．核反应方程：23952U＋10n →________.
2．链式反应
一般来说，铀核裂变时总要释放2～3个中子，当一个 ________引起一个铀核裂变后，裂变中放出的________再引起其 他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的 ________．临界体积：链式反应能否进行的一个重要因素就是铀 块的体积．通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫临界 体积．
19.6重核的裂变
235 92
U
1 + 0
n
→ 144 56
Ba
89 + 36
Kr + 3 n
1 0
235 92
U
3.链式反应
定义：由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的 过程，叫做核裂变的链式反应． 条件： •1.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。 •2.链式反应只能发生在人为的核反应中。
铀
煤
1kg=2800000kg
原子弹 内 爆 式
原子弹
枪 式
原子弹爆炸蘑菇云
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
核电站工作流程图
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75% 立陶宛 73.1% 比利时 57.7% 保加利亚 47.1%
19.6
重核的裂变
一、裂变
1.裂变：物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核的 反应叫做原子核的裂变．
2.铀核的裂变
•1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现， 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，一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其 核反应方程是：
世界核能发电占全部电量1/4
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3% 亚美尼亚 36.4%
秦山核电站
核电站
大亚湾核电站
裂变中释放出巨大的能量，不同裂变放出的能量不同，在上述裂 变中，一个铀235原子核裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质 量亏损：
U
1 + 0
n
→ 144 56
Ba
89 + 36
Kr + 3 n
1 0
235 92
U
3.链式反应
定义：由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的 过程，叫做核裂变的链式反应． 条件： •1.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。 •2.链式反应只能发生在人为的核反应中。
铀
煤
1kg=2800000kg
原子弹 内 爆 式
原子弹
枪 式
原子弹爆炸蘑菇云
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
核电站工作流程图
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75% 立陶宛 73.1% 比利时 57.7% 保加利亚 47.1%
19.6
重核的裂变
一、裂变
1.裂变：物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核的 反应叫做原子核的裂变．
2.铀核的裂变
•1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现， 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，一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其 核反应方程是：
世界核能发电占全部电量1/4
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8% 匈牙利 38.3% 亚美尼亚 36.4%
秦山核电站
核电站
大亚湾核电站
裂变中释放出巨大的能量，不同裂变放出的能量不同，在上述裂 变中，一个铀235原子核裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质 量亏损：
2024版重核的裂变高中物理选修教学课件PPT人教版
鼓励高中生关注重核裂变领域的科技前沿动态， 了解最新的研究成果和技术进展，培养对科学的 兴趣和热情。
培养跨学科思维和创新能力
重核裂变研究涉及多个学科领域的知识和技术， 高中生应注重培养跨学科思维和创新能力，尝试 从不同角度思考和解决问题。
树立正确的科学伦理观念
在学习重核裂变过程中，高中生应树立正确的科 学伦理观念，认识到科学研究的责任和义务，遵 守学术规范和道德准则。
国际合作与竞争的加剧
重核裂变研究具有全球性和战略性意义，未来国际间的合 作和竞争可能会更加激烈。各国需要加强交流和合作，共 同推动重核裂变研究的发展。
对高中生的学习建议与期望
打好基础，掌握基本概念和原理
高中生在学习重核裂变时，应首先打好基础，掌 握基本概念和原理，如原子核结构、放射性衰变 等。
关注科技前沿动态
生了裂变反应。
实验数据分析与结论
数据分析
通过对探测器记录的数据进行分析，可以得到裂变碎片的质量分布、能量分布以及 射线的类型和强度等信息。这些数据反映了重核裂变的特征和规律。
结论
根据实验数据分析结果，可以得出以下结论：重核在吸收中子后会发生裂变反应， 产生中等质量的碎片和射线；裂变反应释放大量能量，是核能利用的重要途径之一； 重核裂变的特征和规律可以通过实验手段进行研究和掌握。
工业应用
重核裂变产生的中子可用于材料改 性、无损检测等领域。此外，核裂 变技术还可应用于海洋资源开发、 太空探索等领域。
05
重核裂变的环保与伦理问题
放射性污染及其危害
放射性污染来源
重核裂变产生的放射性物质，如铀、钚等的裂变产物。
对环境的影响
放射性物质对大气、水体和土壤造成污染，通过食物 链影响生物和人类健康。
培养跨学科思维和创新能力
重核裂变研究涉及多个学科领域的知识和技术， 高中生应注重培养跨学科思维和创新能力，尝试 从不同角度思考和解决问题。
树立正确的科学伦理观念
在学习重核裂变过程中，高中生应树立正确的科 学伦理观念，认识到科学研究的责任和义务，遵 守学术规范和道德准则。
国际合作与竞争的加剧
重核裂变研究具有全球性和战略性意义，未来国际间的合 作和竞争可能会更加激烈。各国需要加强交流和合作，共 同推动重核裂变研究的发展。
对高中生的学习建议与期望
打好基础，掌握基本概念和原理
高中生在学习重核裂变时，应首先打好基础，掌 握基本概念和原理，如原子核结构、放射性衰变 等。
关注科技前沿动态
生了裂变反应。
实验数据分析与结论
数据分析
通过对探测器记录的数据进行分析，可以得到裂变碎片的质量分布、能量分布以及 射线的类型和强度等信息。这些数据反映了重核裂变的特征和规律。
结论
根据实验数据分析结果，可以得出以下结论：重核在吸收中子后会发生裂变反应， 产生中等质量的碎片和射线；裂变反应释放大量能量，是核能利用的重要途径之一； 重核裂变的特征和规律可以通过实验手段进行研究和掌握。
工业应用
重核裂变产生的中子可用于材料改 性、无损检测等领域。此外，核裂 变技术还可应用于海洋资源开发、 太空探索等领域。
05
重核裂变的环保与伦理问题
放射性污染及其危害
放射性污染来源
重核裂变产生的放射性物质，如铀、钚等的裂变产物。
对环境的影响
放射性物质对大气、水体和土壤造成污染，通过食物 链影响生物和人类健康。
人教版高中物理课件-重核的裂变
原子彈
中國第一顆原子彈爆炸蘑菇雲發展圖
二、核電站
解決能源危機根本途徑——核能 可開發的核裂變燃料資源可使用上千年。 核聚變資源可使用幾億年。
二、核電站
水泥防護層
控制棒——鎘棒
燃料棒—鈾棒
減速劑 鏈式反應的應用—— 核電站慢中子反應堆
核能----解決能源危機的根本途徑
核發電量占總發電比例最多的10個國家是：
鏈式反應
用中子轟擊鈾核時，鈾核發生了裂變，釋放出 的中子又引起了其他鈾核的裂變，也就是鏈式反 應．
Байду номын сангаас式反應
由裂變重核裂變產生的中子使反應一代接一 代繼續下去的過程，叫做核裂變的鏈式反應．
使裂變物資能夠發生鏈式反應的最小體積叫 做它的臨界體積，相應的品質叫做臨界品質。
原子彈
原子彈
“小玩意兒”鈈裝藥重6.1千克，TNT當量2.2萬噸， 試驗中產生了上千萬度的高溫和數百億個大氣壓， 致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，並在地面上 形成一個巨大的彈坑．
235 92
U+
1 0
n
→15461Ba
+
92 36
Kr+310
n
裂變中釋放出巨大的能量，在上述裂變中，裂 變後的總品質小於裂變前的總品質，品質虧損：
Δm 0.35781027 kg
釋放出的能量為
ΔE Δmc2 201MeV
1kg鈾全部裂變，它放出的能量超過2000t優 質煤完全燃燒時釋放的能量．
法國 75%
立陶宛 73.1%
比利時 57.7%
保加利亞 47.1% 斯洛伐克 47%
世界核能發電占全部電量1/4
瑞典 46.8%
烏克蘭 43.8%
重核的裂变PPT课件
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 石墨或重水作慢化剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利 用镉吸收中子的特性，就可以容易地控制链式反应的速 度．
答案：D
拓展二 核电站
1．核电站的核心设施是核反应堆，核反应堆主要由 以下几部分组成：
(1)燃料：浓缩铀 235； (2)减速剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反应，采用 石墨、重水或普通水做减速剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利 用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式 反应的速度．
4．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生 链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫 作临界质量．
5．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于 或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临 界质量．
判断正误
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．中子的速度越快，越容易发生铀核裂变．(×)
答案：D
名师点评 解答本题的关键是把握质量数守恒和电荷数守恒．
2．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一 种裂变反应23592U＋10n→14456Ba＋3869Kr＋310n，下列说法正 确的有( )
A．上述裂变反应中伴随着中子放出 B．铀块体积对链式反应的发生无影响 C．铀核的链式反应可人工控制 D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
W＝P′t＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J. 产生这些能量消耗的铀核的数目为 n＝ΔWE＝27..7887×5×101－01161＝2.83×1027 个． 每年消耗29325U 的质量为 M＝nmU＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 103.7 kg.
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利 用镉吸收中子的特性，就可以容易地控制链式反应的速 度．
答案：D
拓展二 核电站
1．核电站的核心设施是核反应堆，核反应堆主要由 以下几部分组成：
(1)燃料：浓缩铀 235； (2)减速剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反应，采用 石墨、重水或普通水做减速剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法 减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利 用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式 反应的速度．
4．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生 链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫 作临界质量．
5．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于 或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临 界质量．
判断正误
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．中子的速度越快，越容易发生铀核裂变．(×)
答案：D
名师点评 解答本题的关键是把握质量数守恒和电荷数守恒．
2．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一 种裂变反应23592U＋10n→14456Ba＋3869Kr＋310n，下列说法正 确的有( )
A．上述裂变反应中伴随着中子放出 B．铀块体积对链式反应的发生无影响 C．铀核的链式反应可人工控制 D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
W＝P′t＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J. 产生这些能量消耗的铀核的数目为 n＝ΔWE＝27..7887×5×101－01161＝2.83×1027 个． 每年消耗29325U 的质量为 M＝nmU＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 103.7 kg.
核裂变 课件
【规律方法】 重核裂变的放能实质 重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损， 根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要 小.所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量， 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.
二、核电站
1.核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235， 它的主要部件列表如下：
【解题指导】解答此题应把握以下三点：
【标准解答】核反应方程为
23592U+10n
13954Xe+9438Sr+310n
该反应的质量亏损为
Δm=(mU+mn)-(mXe+mSr+3mn)= (235.043 94+1.008 665) u-(138.918 44+93.915
57+3×
1.008 665) u=0.192 6 u,
(1)23592U俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘 获低能量的中子发生裂变的概率大. (2)23892U只有在俘获的中子的能量大于1 MeV时才能发生核 反应，且裂变的几率较小.对于能量低于1 MeV的中子只与铀 核发生弹性碰撞，不能引起核反应.
【典例1】关于重核的裂变，以下说法正确的是( ) A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应 C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核 子数要减少 D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
【典例2】一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶 94，同时放出三个中子，写出核反应方程并算出一个铀核裂变 时释放的核能.已知mU=235.043 94 u,mXe=138.918 44 u, mSr=93.915 57 u,mn=1.008 665 u，1 u相当于931.5 MeV.
《重核的裂变》课件5(38张PPT)(新人教版选修3-5)
暗物质粒子和宇宙线
北京大学物理学院 高崇寿
宇宙中的暗物质 暗物质的微观结构 宇宙线中新粒子的探寻
云南宇宙射线站的奇特事例 Kolar 金矿实验事例 宇宙线中探寻新粒子
1
宇宙中冷暗物质和重子物质的平均密度 宇宙线中质子和质子、冷暗物质粒子碰撞的
平均自由程 暗物质粒子的碰撞产生 膝现象的一个可能来源
2
宇宙物质的构成
2019/5/17
23％
73％ 3
重元素 中微子 星体 氢和氦 暗物质 暗能量
宇宙中的暗物质
宇宙中有许多星系——螺旋状星云，这是
一些在万有引力作用下旋转的星系。观察其中 不靠近中心的某一部分的运动速度 v，按照力 学估算，引力等于向心力得出
v2 r = GN M ( r )
其中 M ( r ) 是星云中处于这部分星体里面部分 的总质量，r 是到星云中心的距离。
也印证了可能在宇宙线中有重的稳定的粒子 存在。
有可能这些粒子是暗物质的组成粒子。可以 肯定的是这些粒子的存在超出了粒子物理的标 准模型。
2019/5/17
23
宇宙线中探寻新粒子
既然宇宙中暗物质的总量比重子物质大一个 数量级，因此在宇宙太空中弥漫着大量的暗物 质。原始宇宙射线粒子来自太空穿行于暗物质 粒子之间，不断和暗物质粒子发生碰撞。
2019/5/17
11
实际上在银河系里物质总量的增长至少到 489300 光年的范围，含有的物质总质量约为 15 x 1011 msun，即相当于太阳质量的 15 x 1011 倍。但银河系里明亮物质的质量总量不会 超过 1.2 x 1011 msun。所以我们银河系的质量 中超过 90 % 是暗物质。
上一世纪 70 年代以后精确地观测给出星际 气体显示的星云中心区以外转动速度并不随 r 的增加而减少。
北京大学物理学院 高崇寿
宇宙中的暗物质 暗物质的微观结构 宇宙线中新粒子的探寻
云南宇宙射线站的奇特事例 Kolar 金矿实验事例 宇宙线中探寻新粒子
1
宇宙中冷暗物质和重子物质的平均密度 宇宙线中质子和质子、冷暗物质粒子碰撞的
平均自由程 暗物质粒子的碰撞产生 膝现象的一个可能来源
2
宇宙物质的构成
2019/5/17
23％
73％ 3
重元素 中微子 星体 氢和氦 暗物质 暗能量
宇宙中的暗物质
宇宙中有许多星系——螺旋状星云，这是
一些在万有引力作用下旋转的星系。观察其中 不靠近中心的某一部分的运动速度 v，按照力 学估算，引力等于向心力得出
v2 r = GN M ( r )
其中 M ( r ) 是星云中处于这部分星体里面部分 的总质量，r 是到星云中心的距离。
也印证了可能在宇宙线中有重的稳定的粒子 存在。
有可能这些粒子是暗物质的组成粒子。可以 肯定的是这些粒子的存在超出了粒子物理的标 准模型。
2019/5/17
23
宇宙线中探寻新粒子
既然宇宙中暗物质的总量比重子物质大一个 数量级，因此在宇宙太空中弥漫着大量的暗物 质。原始宇宙射线粒子来自太空穿行于暗物质 粒子之间，不断和暗物质粒子发生碰撞。
2019/5/17
11
实际上在银河系里物质总量的增长至少到 489300 光年的范围，含有的物质总质量约为 15 x 1011 msun，即相当于太阳质量的 15 x 1011 倍。但银河系里明亮物质的质量总量不会 超过 1.2 x 1011 msun。所以我们银河系的质量 中超过 90 % 是暗物质。
上一世纪 70 年代以后精确地观测给出星际 气体显示的星云中心区以外转动速度并不随 r 的增加而减少。
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解决能源危机根本途径——核能 1942年费米主持建立了世界上第一个“核 反应堆”，首次通过可控制的链式反应实 现了核能的释放。
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生 的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的可控 自持链反应(self-sustaining chain reaction)。
235 92
89 1 144 n Kr 3 U+ →56 Ba + 36 + 0 n 1 0
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂 变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
Δm 0.357810
释放出的能量为
27
kg
ΔE Δm c 201 MeV
2
1kg铀235全部裂变，它放出的能量超过 2800t优质煤完全燃烧时释放的能量．
原子弹
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者） 的一幅画：在遥远的广岛上空，原子弹 爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒
倒塌的钢架结构建筑物
广岛红十字医院里，一个严重 烧伤的学生仰面躺在一张草席 上。他的五官几乎全被原子弹 爆炸产生的热浪抹掉了。四天 后他死了。
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
三、核电站
比利时 57.7%
保加利亚 47.1%
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8%
乌克兰 43.8%
韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%
秦山核电站
前苏联于 1954 建成 世界上第一座核电 站；至今已有30多 个国家和地区的 400 多座核电站处在运 行之中。 右图列出 1995年一些国家核 电占各自总电力的 百分率。
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75% 立陶宛 73.1% 世界核能发电占全部电量1/6
三、核电站
水泥防护层
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
控制棒——镉棒
（吸收中子）
燃料棒—铀棒 减速剂
（速度与热运动速度相 当的中子最适合引发裂 变，称热中子或慢中子） （常用慢化剂有石墨、 重水、和普通水）
世界第一座核反应堆
（天然铀52吨、高纯石墨1000多吨，总重1400吨）
第二次世界大战结束后，科学家迅速将 原子能的利用转向和平用途。
美国原子弹突袭广岛和长 崎造成了巨大的毁伤．在长 崎投掷的原子弹爆炸后形成 的蘑菇状云团，爆炸产生的 气流、烟尘直冲云天，高达 12英里多．广岛市区80%的 建筑化为灰烬，64000人丧 生，72000人受伤，伤亡总 人数占全市总人口的 53%．长崎市60%的建筑物 被摧毁，伤亡86000人，占 全市37% ．
第六节
核裂变
核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 、核裂变
物理学中把重核分裂成两个或两个以上中等质 量的原子核，释放核能的反应叫做核裂变．
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裂变
铀核的裂变 1938年12月，德国物理学家哈恩和他的助手 斯特拉斯曼发现，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，一种典 型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子， 其核反应方程是：
二.链式反应
用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中 子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．
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，叫做核裂变的链式反 应． 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。
原子弹
原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验 中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一 座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个 巨大的弹坑． 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的 玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全 部死亡． “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震 惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣 灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉．我是死神， 我是世界的毁灭者．”
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生 的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的可控 自持链反应(self-sustaining chain reaction)。
235 92
89 1 144 n Kr 3 U+ →56 Ba + 36 + 0 n 1 0
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂 变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
Δm 0.357810
释放出的能量为
27
kg
ΔE Δm c 201 MeV
2
1kg铀235全部裂变，它放出的能量超过 2800t优质煤完全燃烧时释放的能量．
原子弹
在山田须磨子（一位当年的爆炸目击者） 的一幅画：在遥远的广岛上空，原子弹 爆炸后发出彩虹一般绚丽的光芒
倒塌的钢架结构建筑物
广岛红十字医院里，一个严重 烧伤的学生仰面躺在一张草席 上。他的五官几乎全被原子弹 爆炸产生的热浪抹掉了。四天 后他死了。
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
三、核电站
比利时 57.7%
保加利亚 47.1%
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8%
乌克兰 43.8%
韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%
秦山核电站
前苏联于 1954 建成 世界上第一座核电 站；至今已有30多 个国家和地区的 400 多座核电站处在运 行之中。 右图列出 1995年一些国家核 电占各自总电力的 百分率。
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75% 立陶宛 73.1% 世界核能发电占全部电量1/6
三、核电站
水泥防护层
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
控制棒——镉棒
（吸收中子）
燃料棒—铀棒 减速剂
（速度与热运动速度相 当的中子最适合引发裂 变，称热中子或慢中子） （常用慢化剂有石墨、 重水、和普通水）
世界第一座核反应堆
（天然铀52吨、高纯石墨1000多吨，总重1400吨）
第二次世界大战结束后，科学家迅速将 原子能的利用转向和平用途。
美国原子弹突袭广岛和长 崎造成了巨大的毁伤．在长 崎投掷的原子弹爆炸后形成 的蘑菇状云团，爆炸产生的 气流、烟尘直冲云天，高达 12英里多．广岛市区80%的 建筑化为灰烬，64000人丧 生，72000人受伤，伤亡总 人数占全市总人口的 53%．长崎市60%的建筑物 被摧毁，伤亡86000人，占 全市37% ．
第六节
核裂变
核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 、核裂变
物理学中把重核分裂成两个或两个以上中等质 量的原子核，释放核能的反应叫做核裂变．
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裂变
铀核的裂变 1938年12月，德国物理学家哈恩和他的助手 斯特拉斯曼发现，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，一种典 型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子， 其核反应方程是：
二.链式反应
用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中 子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．
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，叫做核裂变的链式反 应． 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。
原子弹
原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验 中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一 座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个 巨大的弹坑． 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的 玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全 部死亡． “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震 惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣 灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉．我是死神， 我是世界的毁灭者．”