高中物理 3.53.6 核裂变 核聚变课件 教科版选修35
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教科版高中物理选修3-5课件 3 核聚变课件2
3．聚变方程： 21H＋13H―→24He＋10n＋γ .
4．重核裂变与轻核聚变的区别
反应方式 比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个 或多个中等质量 的原子核，放出 核能
两个轻核结合成质量 较大的原子核，放出 核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放 出的能量大约要大3～4倍
核废料处理难度
针对训练1 以下说法正确的是
()
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显
然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大的能量
答案 D
解析 A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应， 但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同．裂变是 重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直 接关联，并非互为逆反应；B选项既然裂变与聚变不是互为 逆反应，则在能量流向上也不必相反；C选项要实现聚变反 应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的 高温提供能量．但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于 所吸收的能量．因此，总的来说，聚变反应还是释放能量．
Δm＝Δc2E＝（33.8××11008）26 2 kg＝4.2×109 kg.
针对训练2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子 质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量mT ＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
答案 (1)11H＋210n―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV
解析 (1)聚变方程11H＋210n―→31H. (2)质量亏损 Δ m＝ mH＋ 2mn－ mT＝ (1.007 3＋ 2×1.008 7－ 3.018 0)u＝ 0.006 7 u， 释放的核能 ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV＝6.24 MeV.
教科版高中物理选修3-5：《核裂变》课件1-新版
要修建很厚的 水泥层，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，
核废料具有很强的
放射性 ，需要装入特制的容
器， 深埋地下 ．
一、重核的裂变及链式反应 定义：使重核分裂成质量较小的核的反应叫重核的裂变． 铀核裂变：1938年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰 击铀核时，发现了铀核的裂变，铀核裂变的产物是多种多样的， 有时裂变为氙(Xe)和锶(Sr)，有时裂变为钡(Ba)和氪(Kr)，有时 裂变为锑(Sb)和铌(Nb)，产物不同，释放的能量和中子数也不 尽相同．
因此1 kg铀235完全裂变产生的能量约为 E＝n·Δm×931.5 MeV ＝2.56×1024×0.212×931.5 MeV ＝5.06×1026 MeV. 答案 (1)40 90 (2)5.06×1026 MeV
【变式2】
原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，
它主要有哪四部分组成
当中子动，使核变成不规则的形状，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，
这就是链式反应，如
贫铀穿甲弹比目前其他远程炮弹能在更远的距离射穿更厚、 更硬的装甲或建筑物，就像用一把火红热刀切牛油般容易．究其 原因，是由于贫铀具有高密度、高硬度、高韧性等物理特性，贫 铀的密度为 19.3×103 kg/m3，是铅的密度的 1.7 倍，制成相同体 积的弹丸时质量大，根据能量守恒定律，在同等火药的情况下， 弹丸获得的动能相同．而一个物体的动量 p 和动能 Ek 的关系为 p ＝ 2mEk，可见弹丸在动能相同的情况下，其动量和质量 m 的平 方根成正比，
高中物理第三章原子核5核裂变课件教科选修35教科高中选修35物理课件
总结提能 解答此类题的关键在于如何把已知与所求联系 起来，特别是要能考虑到利用相对原子质量和阿伏加德罗常数 去计算1 kg铀所含的原子核的个数，只要能想到这儿，一切问 题就都迎刃而解了．
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235 92
U受中子轰击时会发生裂变，产生
139 56
Ba和
94 36
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重难疑点辨析 了解原子弹的原理
原子弹是利用快中子导致链式反应而发生原子爆炸的武 器．在裂变材料的体积大于临界体积时，可以使增殖系数 K>1，这时中子数可逐代倍增，最后引起原子爆炸．对纯 错误！ U，其K＝2.若N0＝1，则到第90代时，中子数已增到N＝280 个，其已大到相当于1 kg铀的原子数，因此1 kg纯错误！U只要经 过80代裂变就可以全部发生裂变．若将1 kg铀做成球状，其直 径不过5 cm，而快中子的速度约为2×107 m·s－1，所以裂变进行 得极其迅猛，其爆炸可在百分之一秒内完成．
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考点二 核电站
1．核心：核电站的核心是核反应堆，其简化示意图如 下：
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各部分的作用如下： (1)铀棒：由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制 成，它是核反应堆的燃料． (2)石墨(或重水)：石墨(或重水)作为减速剂，附着在铀棒 周围，使反应生成的快速中子变为慢中子，便于铀235吸收， 发生裂变． (3)镉棒：主要作用是吸收中子，控制反应速度，所以叫做 控制棒． (4)混凝土防护层：屏蔽射线防止放射性污染．
的临界体积，相应的质量叫做临界质量．
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．
教科版高中物理选修3-5课件 3 核裂变课件(教科)
301n
3．链子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种 反应叫核裂变的__链__式__反__应____．
4．链式反应的条件 发生裂变物质的体积大于___临__界__体__积_____ 或裂变物质的质量大于__临__界__质__量____．
核反应：
[先填空]
核电站
1．核能释放的控制 通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为_核__反___应__堆_ ．
2．减速剂
反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“减速剂”，常用的慢化剂有__石__墨___、 __重__水___和__普__通___水__．
3．控制棒 为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收_中__子___的能力很强，反应过于激烈时，可
部件名称
减速剂
控制棒
热循环介质
保护层
石墨、重水或普通水
采用的材料
镉
(也叫轻水)
水或液态钠 很厚的水泥外壳
吸收中子，
降低中子速度，便于
把反应堆内的 屏蔽射线，防止
作用
控制反应速
铀 235 吸收
热量传输出去 放射性污染
度
2.核反应堆与原子弹爆炸的比较 原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓 地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工控制链式反应的装置．
4．原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组成，即原子燃料、_减__速__剂___、 _冷__却__系__统____、控制调节系统.
【解析】 核反应堆的主要部分包括①燃料，即浓缩铀235；②减速剂，采用石墨、重水和普通水； ③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆外循环流动，把反应堆 的热量传输出去用于发电．
高中物理选修3-5电子核裂变ppt课件
其中各粒子质量分别为 mU＝235.043 9u，mn＝1.008 67u，
mSr＝89.907 7u，mXe＝135.907 2u， 质量亏损为 Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.151 0u 可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子 数是不会减少的，因此选项 A、B、C 均错。重核裂变为中等 质量的原子核时，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从 而释放出核能。 综上所述，选项 D 正确。 答案：D
知识自主梳理
重核的裂变
1.定义 使重核分裂成__中__等__质__量__的原子核的核反应叫重核的裂 变。 2．核反应类型 重核的裂变只发生在_人__为__控__制___的核反应中，自然界不会 自发的产生。 3．一种典型的铀核裂变 29325U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋__3_10n__。
→ 相当于m吨煤释放的能量
如图是慢中子反应堆的示意图，对核反应堆的下列说法中 正确的是( )
A．铀 235 容易吸收快中子发生裂变反应 B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中 子，慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应 C．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 D．若要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些， 使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会 快一些
解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可 知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他 形式能的过程。其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能 量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积， 如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反 应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减小的，如29325U 裂 变为9308Sr 和15346Xe 的核反应，其核反应方程为29325U＋10n―→9308Sr ＋15346Xe＋1010n，
mSr＝89.907 7u，mXe＝135.907 2u， 质量亏损为 Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.151 0u 可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子 数是不会减少的，因此选项 A、B、C 均错。重核裂变为中等 质量的原子核时，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从 而释放出核能。 综上所述，选项 D 正确。 答案：D
知识自主梳理
重核的裂变
1.定义 使重核分裂成__中__等__质__量__的原子核的核反应叫重核的裂 变。 2．核反应类型 重核的裂变只发生在_人__为__控__制___的核反应中，自然界不会 自发的产生。 3．一种典型的铀核裂变 29325U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋__3_10n__。
→ 相当于m吨煤释放的能量
如图是慢中子反应堆的示意图，对核反应堆的下列说法中 正确的是( )
A．铀 235 容易吸收快中子发生裂变反应 B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中 子，慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应 C．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 D．若要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些， 使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会 快一些
解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可 知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他 形式能的过程。其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能 量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积， 如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反 应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减小的，如29325U 裂 变为9308Sr 和15346Xe 的核反应，其核反应方程为29325U＋10n―→9308Sr ＋15346Xe＋1010n，
高中物理选修3-5优质课件：19.6 核裂变
Nhomakorabea03
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋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
(2)核电站发电有什么优点？
答案 核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少. ②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋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
(2)核电站发电有什么优点？
答案 核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少. ②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
高中物理选修3-5：19.6 核裂变 课件
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
原子弹
二战时期，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蘑菇状云团，爆炸 产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多，长崎市60% 的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ；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%。
。2021年3月11日星期四2021/3/112021/3/112021/3/11
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/112021/3/11March 11, 2021
§6 核 裂 变
学习目标
1. 知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量； 2. 知道什么是链式反应； 3. 会计算重核裂变过程中释放出的能量； 4. 知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核 电站及核能发电的优缺点。
设计思路
通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，能够做到重核 裂变的核反应方程式的书写，培养学生的逻辑推理能力及应用教学 图像处理物理问题的能力；通过核子平均质量与原子序数的关系， 推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能 量这一结论。
教科版高中物理选修3-5：《核聚变》课件2-新版
解析：选 B.由质量数和电荷数守恒可判断产生的 新核是42He，其核反应方程式为21H＋31H―→10n＋42 He；由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放 出能量，B 选项正确．
聚变反应中核能的计算
例2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已 知质子质量mH＝1.0073 u，中子质量mn＝1.0087 u， 氚核质量m＝3.018 u. (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能有多大？ (3)平均每个核子释放的能量有多大？
【精讲精析】 由质量数守恒及核电荷数守 恒定律可得 X 为10n(中子)，再根据质能方程可 得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与 c2 的乘积，故 D 项正确． 【答案】 D
变式训练 1 一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚 变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏
损．该聚变过程中( ) A．吸收能量，生成的新核是42He B．放出能量，生成的新核是42He C．吸收能量，生成的新核是32He D．放出能量，生成的新核是32He
中只占0.7%
在地球上的储量非 常丰富.1 L海水中大 约有0.03 g 氘，如果 用来进行热核反应 放出的能量约和燃
烧300 L汽油相当
可控性
速度比较容易进行人工 控制，现在的核电站还 目前，除氢弹以外， 都是用裂变反应释放核 人们还不能控制它
能
特 别 提 醒 ： (1) 发 生 聚 变 反 应 的 主 线 ： 轻 核 距 离 近——需要克服库仑斥力——需要足够的动能— —需要给核加热．
在相互碰撞中接近到可发生聚变反应的距离而 发生核反应． (2)氢弹是利用原子弹爆炸产生的超高温而引起 轻核的聚变，从而释放出更为巨大的能量，因 此氢弹的威力更大．
二、可控核聚变反应研究的进展
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(1)铀核裂变是如何发生的？ 答案 (1)铀核的裂变 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2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变， 这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.
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三、核聚变发生的条件及特点
要点提炼
1.从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此 聚变反应是一个 放能 反应. 2.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力 发生作用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用， 要求使轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动 能，就要给它们 加热 ，使物质达到几百万开尔文的高温.
图1
答案 中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重 核和轻核的核子的平均质量较大. 从题图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小. 如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核 B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能.获得核能的主 要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变.
要点提炼
铀核裂变释放核能的计算 1.首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm. 2.根据 ΔE＝Δmc2 计算释放的核能 计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单 位，ΔE用J做单位；Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位， 1 u相当于931.5 MeV的能量.
3.若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先 算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的 核能E＝ nΔE .
例2 2011年3月11日，日本发生了9.1级大地震，并引发 海啸，在此次灾害中，日本福岛核电站发生了核泄露， 对附近的环境造成了很大的危害.核泄露产生的射线具有 非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变， 致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题：核电站的发 电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂 变可能的一个反应方程 23952U＋10n→14516Ba＋9326Kr ＋________，
(2)这一核反应能释放多少能量？
解析 反应前的质量m1＝4mp＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u， 反应后m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝ 4.002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得， 释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.
第三章 原子核
3.5-3.6 核裂变 核聚变
学习目标定位
1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件. 2.了解核反应堆的工作原理及常见核反应堆类型. 3.知道热核反应，了解受控核聚变反应研究的发展.
学习探究区
一、重核裂变 二、裂变过程中核能的分析与计算 三、核聚变发生的条件及特点
பைடு நூலகம்
一、重核裂变
问题设计
(2)重核裂变在自然界中能自发进行吗？ 答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中， 自然界不会自发地发生.铀核裂变不会自发地进行，要 使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂， 分裂产生更多的中子，这样形成了链式反应.
要点提炼
1.铀核裂变
用 中子 轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多
样的，其中两种典型的反应是23952U＋ 10n
→
144 56
Ba＋8396Kr
＋ 301n ；23952U＋ 10n
→13564
Xe＋
90 38
Sr＋
1010n
.
2.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. 3.链式反应的条件 (1)铀块的体积 大于 临界体积或铀块的质量 大于 临界质量. (2)有足够数量的慢中子.
例3 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个 氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释 放出的大量能量就是太阳的能源. (1)写出这个核反应方程. 解析 核反应方程 411H→24He＋02X ，而X只能是2个正电 子.因此核反应方程应为 411H→24He＋210e . 答案 411H→24He＋210e
例1 关于铀核裂变，下列说法正确的是( ) A.铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不
同的核 B.铀核裂变时还能同时释放2～3个中子 C.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 D.铀块的体积对产生链式反应无影响
解析 铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产
物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块
3.核裂变与核聚变的区别
反应方式 比较项目
核裂变
核聚变
放能原理
重核分裂成两个或 两个轻核结合成② 质 多个① 中等质量 的 量较大 的原子核，
原子核，放出核能 放出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放 出的能量大约要③ 大 3～4倍
聚变反应的核废料处理要比裂变反应 核废料处理难度 ④简单 得多
并计算1 kg铀核裂变放出的能量是______ J.(结果保留 两位有效数字， 23952U、14516Ba、9326Kr和中子的质量分别为 235.049 3 u,140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u，1 u＝ 1.66×10－27 kg)
解 析 一 个 铀 原 子 核 裂 变 放 出 的 核 能 为 ΔE＝ Δmc2＝
(235.049 3 u－140.913 9 u－91.897 3 u－2×1.008 7 u)
×1.66×10－27 kg×(3×108 m/s)2＝3.3×10－11 J，
E＝
1 000 235
NA·ΔE＝1203050×6.02×1023×3.3×10－11
J
＝8.45×1013 J.
答案
3
1 0
的情况比较多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，
铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有
俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的
几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界
体积，故B、C正确.
答案 BC
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二、裂变过程中核能的分析与计算
问题设计
重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有 哪些？通过图1说明.
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2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变， 这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.
n
8.45×1013
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三、核聚变发生的条件及特点
要点提炼
1.从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此 聚变反应是一个 放能 反应. 2.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力 发生作用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用， 要求使轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动 能，就要给它们 加热 ，使物质达到几百万开尔文的高温.
图1
答案 中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重 核和轻核的核子的平均质量较大. 从题图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小. 如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核 B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能.获得核能的主 要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变.
要点提炼
铀核裂变释放核能的计算 1.首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm. 2.根据 ΔE＝Δmc2 计算释放的核能 计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单 位，ΔE用J做单位；Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位， 1 u相当于931.5 MeV的能量.
3.若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先 算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的 核能E＝ nΔE .
例2 2011年3月11日，日本发生了9.1级大地震，并引发 海啸，在此次灾害中，日本福岛核电站发生了核泄露， 对附近的环境造成了很大的危害.核泄露产生的射线具有 非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变， 致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题：核电站的发 电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂 变可能的一个反应方程 23952U＋10n→14516Ba＋9326Kr ＋________，
(2)这一核反应能释放多少能量？
解析 反应前的质量m1＝4mp＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u， 反应后m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝ 4.002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得， 释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.
第三章 原子核
3.5-3.6 核裂变 核聚变
学习目标定位
1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件. 2.了解核反应堆的工作原理及常见核反应堆类型. 3.知道热核反应，了解受控核聚变反应研究的发展.
学习探究区
一、重核裂变 二、裂变过程中核能的分析与计算 三、核聚变发生的条件及特点
பைடு நூலகம்
一、重核裂变
问题设计
(2)重核裂变在自然界中能自发进行吗？ 答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中， 自然界不会自发地发生.铀核裂变不会自发地进行，要 使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂， 分裂产生更多的中子，这样形成了链式反应.
要点提炼
1.铀核裂变
用 中子 轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多
样的，其中两种典型的反应是23952U＋ 10n
→
144 56
Ba＋8396Kr
＋ 301n ；23952U＋ 10n
→13564
Xe＋
90 38
Sr＋
1010n
.
2.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. 3.链式反应的条件 (1)铀块的体积 大于 临界体积或铀块的质量 大于 临界质量. (2)有足够数量的慢中子.
例3 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个 氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释 放出的大量能量就是太阳的能源. (1)写出这个核反应方程. 解析 核反应方程 411H→24He＋02X ，而X只能是2个正电 子.因此核反应方程应为 411H→24He＋210e . 答案 411H→24He＋210e
例1 关于铀核裂变，下列说法正确的是( ) A.铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不
同的核 B.铀核裂变时还能同时释放2～3个中子 C.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 D.铀块的体积对产生链式反应无影响
解析 铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产
物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块
3.核裂变与核聚变的区别
反应方式 比较项目
核裂变
核聚变
放能原理
重核分裂成两个或 两个轻核结合成② 质 多个① 中等质量 的 量较大 的原子核，
原子核，放出核能 放出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放 出的能量大约要③ 大 3～4倍
聚变反应的核废料处理要比裂变反应 核废料处理难度 ④简单 得多
并计算1 kg铀核裂变放出的能量是______ J.(结果保留 两位有效数字， 23952U、14516Ba、9326Kr和中子的质量分别为 235.049 3 u,140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u，1 u＝ 1.66×10－27 kg)
解 析 一 个 铀 原 子 核 裂 变 放 出 的 核 能 为 ΔE＝ Δmc2＝
(235.049 3 u－140.913 9 u－91.897 3 u－2×1.008 7 u)
×1.66×10－27 kg×(3×108 m/s)2＝3.3×10－11 J，
E＝
1 000 235
NA·ΔE＝1203050×6.02×1023×3.3×10－11
J
＝8.45×1013 J.
答案
3
1 0
的情况比较多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，
铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有
俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的
几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界
体积，故B、C正确.
答案 BC
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二、裂变过程中核能的分析与计算
问题设计
重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有 哪些？通过图1说明.