D 重核裂变 链式反应1
原子裂变链式反应
原子裂变链式反应一、引言原子裂变链式反应是一种核反应过程，它在核分裂中释放能量，并产生更多的裂变产物，从而形成连锁反应。
这种反应被广泛应用于核能产生、核武器以及核爆炸等领域。
本文将详细介绍原子裂变链式反应的基本原理、过程和应用。
二、原子裂变链式反应的基本原理原子裂变是指重核吸收中子后，分裂成两个或更多的重核碎片的过程。
在原子裂变链式反应中，一次分裂产生的中子会进一步引发其他重核的分裂，从而形成连锁反应。
链式反应的关键是维持裂变过程中产生的中子数量，使其能够持续地引发更多的分裂反应。
三、原子裂变链式反应的过程1. 中子的释放和吸收：原子核分裂产生的碎片会释放出中子，这些中子被其他原子核吸收并引发新的分裂反应。
2. 分裂产物的释放：每次分裂会产生两个或更多的重核碎片，这些碎片会释放出大量的能量。
3. 中子的引发：裂变过程中释放的中子能够进一步引发其他原子核的分裂，从而形成连锁反应。
四、原子裂变链式反应的应用1. 核能产生：原子裂变链式反应是核能发电的基本原理。
在核电厂中，裂变反应持续进行，产生的能量被转化为电能供人们使用。
2. 核武器：原子裂变链式反应是核武器的核心技术。
通过控制裂变反应的速率和规模，可以产生巨大的爆炸能量。
3. 核爆炸：原子裂变链式反应也被应用于核爆炸。
通过控制裂变反应的条件，可以在核弹头中引发连锁反应，产生巨大的爆炸威力。
五、原子裂变链式反应的安全问题原子裂变链式反应具有高度的能量释放和放射性物质的产生，因此需要严格控制和安全防范。
在核电厂和核武器研制中，都采取了一系列的安全措施，以减少事故和泄漏的风险。
六、结论原子裂变链式反应作为一种重要的核反应过程，具有广泛的应用价值。
它在核能发电、核武器和核爆炸等领域都发挥着重要作用。
但同时也需要注意安全问题，确保裂变反应的控制和安全运行。
通过不断的研究和创新，原子裂变链式反应的应用将得到更进一步的发展。
核裂变反应链式反应动力学相关参数计算
核裂变反应链式反应动力学相关参数计算核裂变是指原子核经历裂变反应，将一个原子核裂变成多个相对较小的原子核和释放出大量的能量。
核裂变反应链式反应动力学研究的是核裂变反应的速率和相关参数的计算。
在本文中，我们将探讨核裂变反应链式反应动力学的相关参数计算方法。
核裂变反应链式反应动力学的相关参数主要包括裂变产物的稳定性、裂变产物的生成速率、平均裂变释放的能量和相应的裂变截面。
首先，我们来计算裂变产物的稳定性。
裂变反应产生的裂变产物通常是较不稳定的，会通过放射性衰变进一步转化成稳定的产物。
计算裂变产物的稳定性可以使用半衰期公式。
半衰期是指一个核素中一半的原子核在给定条件下发生衰变所需的时间。
通过实验测定半衰期，可以计算出裂变产物的稳定性。
其次，我们需要计算裂变产物的生成速率。
裂变反应的生成速率是指单位时间内裂变产物的生成数量。
裂变反应的生成速率可以通过核裂变截面和裂变率计算得出。
核裂变截面是指入射粒子与目标核相互作用并发生核裂变的断面积。
裂变率是指单位时间内裂变事件的发生次数。
平均裂变释放的能量是核裂变反应中释放的能量与产生的裂变产物数目的比值。
该能量可通过实验测定裂变反应过程中释放的能量，并除以裂变产物的数目得到。
最后一个相关参数是裂变截面。
裂变截面是核裂变反应中入射粒子与目标核相互作用并发生核裂变的断面积。
裂变截面可以通过实验测定得到，也可以通过理论计算估计。
在实际计算过程中，我们需要考虑到核裂变反应链的复杂性。
核裂变反应通常是多步反应，涉及多个裂变产物的生成和衰变过程。
因此，我们需要建立反应链模型，考虑每个阶段的速率常数和裂变产物的衰变过程。
使用差分方程或微分方程组可以描述核裂变反应链的动力学演化过程。
在计算核裂变反应链式反应动力学相关参数时，我们还需考虑输入数据的准确性和实验条件的合理性。
实验数据的准确性对于计算结果的可靠性有很大的影响。
同时，实验条件的合理性也会影响计算结果的准确性。
总结来说，核裂变反应链式反应动力学相关参数的计算是通过对裂变产物的稳定性、生成速率、平均释放能量和裂变截面的计算来实现的。
D重核的裂变
Kr
31 0n
反应过程中质量减少△m=0.2153u，反应中释放的能量
△E = △m·c 2 = 201MeV
3、链式反应：
铀核裂变时，同时放出 2~3 个中子，如果这些中子再引起其 它重核裂变，可以使裂变不断地 进行下去。这种反应叫做链式反 应。 铀块的体积对于产生链式反 应也是重要因素。能够发生链式 反应的铀块的最小体积叫做它的 临界体积。对于铀块如果超过了 临界体积，就会引起铀核的链式 反应，发生猛烈的爆炸。
原子核的结构发生变化时放出的能量，叫做核能。
2、重核的裂 变
重核受到其他粒子（如中子）轰击时分裂成两块或 两块以上中等质量的核的过程称为裂变。
（1）铀核的裂变的核反应方程
裂变过程中放出中子并释放大量能量。
裂变后：141 56 92 36 NhomakorabeaBa
140.9139 u 918973 . u 3.0261u 2358373 . u
重核裂变 链式反应
第十二章
物质的微观结构
D 重核裂变 链式反应
（新课教学）
上大市北附中 吕德库
1.原子核能
（ 1 ）核力：原子核内的核子间有一种很 强的力把它们结合在一起，这种力称为核力。 核力是强作用力。它与电荷无关，质子与质 子、质子与中子、中子与中子间都存在核力 作用。它是短程力，只在2.010-15 米距离 内起作用，即使在半径很小的原子核内，每 个核子也只跟与它相邻的核子间才有核力的 作用。 （2）结合能：核子结合成原子核时要放出一定的能量； 原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量。这个能量叫做 原子核的结合能。
反应堆 核电站
2、核电站 利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转 变为电能的发电厂，叫做核电站。 核电站由核岛、常规岛及配套设施组成。 核电站与一般电厂的区别主要在核岛部分，核 岛的主要部分是反应堆。 3、核电是经济、安全、干净的能源
12.D重核裂变 链式反应
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。
面对人类历史上第一颗原子弹爆炸释出的能量，那种离 奇的变幻和惊天动地的情景， “原子弹之父” 奥本海默在 核爆观测站里感到十分震惊,开始是一阵兴奋。随后不久，他 产生了一种难以抑制的恐惧感，他意识到人类社会将从此进 入核武器时代，未来世界将走进核威胁时代。他恐惧、担忧、 不安，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。”
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。
• 1951年下半年，法国科学院院长、世 界著名科学家、诺贝尔奖获得者约里 奥·居里(居里夫人的女婿，法国共产 党员)让人传话，“请转告毛泽东同志， 你们要反对核武器，自己就应该先拥 有核武器”。
235 92
U n
1 +0
141 →56
Ba
+ 92 36
Kr +3 n
1 0
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，一 个铀235核裂变时可释放约200MeV能量。
三.链式反应
1.链式反应：重核裂变时放出的中子引起其他核的 裂变,可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应。
铀核的裂变主要由中子引 起，因此问题就归结为如何取 得大量中子。由于铀核裂变后 会放出几个中子，人们就想到 了在成块物质中利用核裂变本 身产生的中子来引起新的核裂 变，使裂变反应持续进行，即 形成核链式反应。
核物理学中的裂变链反应和自持链式反应
核物理学中的裂变链反应和自持链式反应在核物理学的广袤领域中，裂变链反应和自持链式反应无疑是极为重要的概念。
它们不仅在理论研究中具有关键地位，更是在能源生产、军事应用等实际领域发挥着巨大作用。
要理解裂变链反应，首先得明白什么是核裂变。
简单来说，核裂变就是一个重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程。
在这个过程中，会释放出大量的能量以及中子。
而裂变链反应，则是指由单个核裂变事件引发的一系列连续的核裂变。
想象一下这样的场景：一个铀-235 原子核吸收了一个中子后发生裂变，释放出能量的同时还产生了几个新的中子。
这些新产生的中子又有可能被其他铀-235 原子核吸收，从而引发新的裂变。
如此一来，一个接一个的原子核发生裂变，就像链条上的环节一样，一环扣一环，形成了裂变链反应。
那么，什么样的条件才能促成裂变链反应的持续进行呢？这就涉及到几个关键因素。
首先是燃料的浓度和质量。
以铀为例，如果铀-235的浓度过低或者燃料的质量太小，那么中子在逃出燃料之前引发新裂变的概率就会大大降低，难以形成持续的链反应。
其次是中子的能量和速度。
只有具有适当能量和速度的中子，才能有效地引发核裂变。
此外，还需要考虑燃料的几何形状和周围的环境等因素。
当裂变链反应能够在没有外部干预的情况下，持续不断地进行下去，就形成了自持链式反应。
自持链式反应是一种非常特殊的状态，它意味着系统能够自我维持，不断地产生能量和新的中子。
自持链式反应在核电站中得到了应用。
在核电站的核反应堆中，通过精心设计和控制，使裂变链反应能够稳定地进行，从而持续产生大量的热能。
这些热能被用来将水加热成蒸汽，驱动涡轮机发电。
然而，要实现安全、稳定的自持链式反应并非易事。
需要严格控制反应堆中的中子数量、燃料浓度、反应速率等参数，以防止反应失控。
一旦出现失控，就可能导致严重的核事故，给人类和环境带来巨大的灾难。
在军事领域，原子弹的爆炸就是基于快速的、不受控制的自持链式反应。
当大量的高浓缩铀或钚在极短的时间内发生裂变，释放出巨大的能量，就会产生极其强大的爆炸威力。
重核裂变和链式反应自
复合核
核，同时还能放出中子和能量。
新的核
中子和能量
三、链式反应
1、重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂 变,可以使裂变不断进行下去,这就是链式反 应。
2.链式反应的条件: “铀块体积超过临界体积”
能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它 的临界体积。
原子弹中的链式反应
原子弹结构原理
悼邓稼先词
（张爱萍）
踏遍戈壁共草原， 二十五年前， 连克千重关， 群力奋战自当先， 捷音频年传。 蔑视核讹诈， 华夏创新篇， 君视名利如粪土， 许身国威壮河山， 功勋泽人间。
重核裂变和链式反应
中国为了对抗美国,1964年罗布泊试爆第一枚核弹
1824-1986 1950年,26岁在美国获得物理学博士的第 九天归国.1958年消失在物理讲坛.1986 年病逝.
一、核能
原子核的结构 发生变化时 放出的能量， 叫做核能。
二、裂变(p.43)
重核裂变
中子
重核
重核受到其他粒子（如中子）
核武器的杀伤作用和防御
原子弹
冲击波 光热辐射
冲击波:8秒内达到3000米
有害射线
广岛长崎核爆炸的影响
子弹爆炸的强烈光波，使上万人双目失明； 10 亿度的高温，把一切都化为灰烬； 放射雨使一些人在以后 20 年中缓慢地走向死亡； 冲击波形成的狂风，又把所有的建筑物摧毁殆尽。 处在爆心极点影响下的人和物，象原子分离那样分崩离析。
为什么核裂变被称为一种链式反应？
为什么核裂变被称为一种链式反应？一、什么是核裂变？核裂变是指原子核在受到外部激发条件下发生裂变，分裂成两个或多个较轻的核片段的过程。
核裂变不仅可以释放巨大能量，还可以产生中子，中子可继续与其他原子核发生衝突，从而引发新的核反应。
核裂变因此被称为一种链式反应。
二、核裂变的链式反应原理核裂变的链式反应依赖于中子的存在。
当一个原子核发生裂变释放出中子时，这些中子可以进一步与周围的原子核发生碰撞。
如果中子的速度足够高，它们可以引起附近的原子核发生裂变，释放更多的中子。
这些新释放的中子又可以进一步引发裂变，形成一个连锁反应的过程，不断释放更多的能量。
三、中子控制的重要性在核裂变的连锁反应中，中子的数量起着决定性的作用。
如果中子的数量过多，连锁反应会趋于失控，形成所谓的核爆炸。
因此，精确控制中子的数量至关重要。
实际上，核反应堆中的控制棒就是用来调节中子的数量，以保持裂变反应在可控范围内。
四、核能的应用与挑战核裂变反应所释放的能量巨大，使得核能具有广泛的应用前景。
核电站利用核裂变产生的热能转化为电能，可为大量的家庭和工业提供可靠的电力供应。
然而，核能的应用也面临着一系列的挑战。
首先，核能的安全问题一直备受关注，核事故可能导致严重的环境污染和人类健康风险。
其次，核废料的处理和储存也是一个严峻的问题。
有效地解决这些问题，是实现核能可持续、安全利用的关键。
五、未来的展望随着科技的不断发展，核裂变技术也在不断完善。
研究人员正努力改进核反应堆的设计，探索更安全、高效的核能利用方式。
此外，核聚变技术作为另一种核能利用方式也备受关注。
核聚变是将轻核通过高温高压条件下连接成重核释放能量的过程，被誉为清洁、可持续的能源之一。
虽然核聚变技术仍面临许多技术难题，但其潜在的能源前景使人们对未来持乐观态度。
总结：核裂变作为一种链式反应，其原理在于中子引发的连锁反应。
对中子数量的控制至关重要，以保持裂变反应的稳定与可控。
尽管核能具有广泛的应用前景，但核能的应用和开发依然面临着安全和废料处理等挑战。
12.D重核裂变 链式反应
12.D重核裂变链式反应
【学习目标】
（1）知道重核裂变是获取核能的有效途径
（2）知道链式反应和产生链式反应的条件
【学习内容】
人们知道原子核衰变和人工转变可以使得原子核释放核能，核能的强度远远大于人类以前认识的机械能、化学能和电能。
那么如何获得持续核能呢？
一、核能
1、定义：原子核的发生变化时放出的
能量，叫做核能。
二、裂变
1、定义：重核受到其他粒子（如中子）轰击时，分裂成两块或两块以上的核的过程称为裂变。
2、裂变过程中放出______并释放大量的能量。
问题：如何使裂变能持续进行？
三、链式反应
1、定义：重核裂变时放出的引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应。
如图所示：
2、临界体积：使裂变物质能够发生链式反应的叫做它的临界体积。
链式反应的条件：铀块的体积临界体积。
练习
1、核能是指，原子核的发生变化时放出的能量。
2、_____受到中子轰击时，分裂成中等质量的核的过程，称为重核裂变。
在此过程中，还会释放出几个中子，并伴随大量的_____释放。
3、重核裂变时放出的引起其他重核的裂变，可以使裂变不断地进行下去，这就是________。
链式反应使能的大规模利用成为可能。
4、能够发生链式反应的铀块的叫做它的临界体积，所以发生链式反应的条件是铀块的体积要临界体积。
（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
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下述错误 例2,关于质能方程 ,关于质能方程E=mc2,下述错误的是 下述错误的是 ( )
A. 质能方程是爱因斯坦最先得出的 B. 该方程表明物体的质量和能量可以相互转化 C. 该方程表明物体的能量跟它的质量成正比 D. 该方程既适用于微观粒子 也适合宏观物体 该方程既适用于微观粒子,也适合宏观物体
核能: 核能:核反应中放出的能量 3.质量亏损: .质量亏损: 组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差 例如: 经过精确计算表明, 例如: 经过精确计算表明,氘核 ( 3.3436x10-27Kg ) 3.3436x10 的质量比中子( 1.6749x10 的质量比中子( 1.6749x10-27Kg )和 质子 的质量之和要小一些. ( 1.6726x10-27Kg )的质量之和要小一些. 1.6726x10
1.049×1041J ×
�
〓
裂变
重核裂变
德国科学家哈恩和他助手斯特 拉斯曼的发现: 拉斯曼的发现: 重核受到其他粒子(如中子) 重核受到其他粒子(如中子) 轰击时裂变成两块质量较轻的 同时还能放出中子. 核,同时还能放出中子.
铀核的裂变 1939年12月 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, 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, 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, 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: 其核反应方程是:
D 重核裂变 链式反应
质子的发现
阀门
荧光屏 铝箔 α粒子
氮气
显微镜3; H
4 2 17 8 1 1
中子的发现
(α) (质子)
9 4
Be+ He → C + n
4 2 12 6 1 0
一,核能
1.结合能: 1.结合能: 结合能 把原子核拆开需要极大的能量;反之, 把原子核拆开需要极大的能量;反之, 要把分散的中子和质子结合成原子核, 要把分散的中子和质子结合成原子核,就会 放出能量,这个能量称为结合能. 放出能量,这个能量称为结合能. 2.核能: 2.核能: 核能 原子核的结构发生变化时释放的能量. 原子核的结构发生变化时释放的能量.
E = mC
2
27 8 2
= 1.6606×10 × ( 2.9979×10
= 1.49245 ×10
10
)
J = 931.5MeV
例
5.696Mev
二,裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的核,释放核 物理学中把重核分裂成质量较小的核, 能的反应叫做裂变 把轻核结合成质量较大的核, 裂变. 能的反应叫做裂变.把轻核结合成质量较大的核, 释放出核能的反应叫做聚变 聚变. 释放出核能的反应叫做聚变. 〓 聚变
例3:核子结合成原子核时要放出巨大的核能, :核子结合成原子核时要放出巨大的核能, 已知质子的质量m 已知质子的质量mp=1.6726×10-27Kg,中子的 × , 质量m 质量 n = 1.6749×10-27kg,氘核质量 D = 3. × ,氘核质量m 3436×10-27kg,问: × 问 (1)由质子和中子生成 )由质子和中子生成1kg氘核所放出的核能是 氘核所放出的核能是 多大? 多大? (2)这些核能与完全燃烧多少千克碳所释放的能 ) 量相等(已知1mol碳完全燃烧放出的能量 量相等(已知 碳完全燃烧放出的能量 Ec=393.5kJ)? )?
释放出的能量为
27
E = mc = 201MeV
2
三,链式反应
1,重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂 可以使裂变不断进行下去, 变,可以使裂变不断进行下去,这就是链式反 应.
2.链式反应的条件: 2.链式反应的条件: 链式反应的条件
使裂变物质能够发生链式反应的最小 临界体积, 体积叫做它的临界体积 相应的质量叫做临 体积叫做它的临界体积,相应的质量叫做临 界质量. 界质量. 铀核的体积大于临界体积, 铀核的体积大于临界体积,中子的 再生率"大于1. "再生率"大于 .
235 92
U n
1 +0
→141 56
Ba
92 + 36
Kr+3 n
1 0
裂变中释放出巨大的能量,在上述裂变中, 裂变中释放出巨大的能量,在上述裂变中,裂 裂变中释放出巨大的能量 变后的总质量小于裂变前的总质量,质量亏损: 变后的总质量小于裂变前的总质量,质量亏损:
m = 0.3578×10 kg
m = 0.0040 ×1027 Kg
4.质能方程:爱因斯坦对结合能的研究 质能方程: E=mc2 质能方程 E=Δmc2
核子在结合成原子核时,质量有亏损, 核子在结合成原子核时,质量有亏损,要 放出能量. 放出能量. 反之,原子核分解成核子时要吸收能量. 反之,原子核分解成核子时要吸收能量. 5. 1u相当于931.5Mev
原子弹
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
例1.由核子结合成原子核时 ( A C ) 1.由核子结合成原子核时 A. 核的质量总是小于组成它的核子的质量和 B. 原子核的质量应该等于组成它的核子的质量和 C. 核子结合成原子核时要放出能量 D. 核子结合成原子核时要吸收能量. 核子结合成原子核时要吸收能量.