核裂变
核裂变课件
综合解题方略——核反应中动量和能量相结合的问题
在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、 重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与21H 核碰撞减 速，在石墨中与162 C 核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰 撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通 过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂， 哪种减速效果更好．
核裂变
1.基本知识 (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，其产物是多种多样的， 其中一种典型的反应是29352 U＋10n―→14546 Ba＋8396Kr＋ 310n .
(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 ．
产生这些能量消耗的铀核的数目： n＝ΔEE＝72..87785××110－ 01161≈2.83×1027(个) 故每年消耗 235U 的质量为 M＝nmU＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 103.7 kg. 【答案】 (1)01n 3 (mU－mBa－mKr－2mn)c2 (2)1 103.7 kg
(2)有一座发电能力为 P＝1.00×106 kW 的核电站，核能 转化为电能的效率 η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全 是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能 ΔE ＝2.78×10－11J，核的质量 mU＝390×10－27 kg，求每年(1 年 ＝3.15×107 s)消耗的29325U 的质量．
在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应 性强的优点，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电 能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应， 释放出大量核能．
什么是核裂变
什么是核裂变核裂变是一种核反应过程，它将重原子核分裂成两个或更多的轻原子核，并释放出大量能量。
核裂变在自然界中并不常见，通常需要外界能量的输入来触发。
在核裂变过程中，释放的能量可以用于发电、武器制造、医学治疗等各种应用。
核裂变最早是在20世纪30年代被德国物理学家奥托·汉恩发现的。
他发现，将一条中子射入铀核中，铀核会裂变成两个较轻的核，并产生额外的中子。
这一实验结果引起了科学界的广泛兴趣和关注，同时也为核裂变的进一步研究和应用打下了基础。
核裂变的过程可以用以下方程式来表示：核裂变前的原子核 + 中子 -> 裂变产物1 + 裂变产物2 + 中子 + 能量其中，核裂变前的原子核是指被裂变的重原子核，中子是触发裂变过程所需要的粒子。
裂变产物可以是两个轻原子核，也可以是更多的原子核。
核裂变释放的能量来自于裂变产物和中子的质量差异。
根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量和能量是可以相互转化的。
当原子核发生裂变时，裂变产物的总质量会略微减少，而这个质量差就转化为了能量，以放射形式释放出来。
核裂变的能量释放非常巨大，每个裂变反应产生的能量约为200MeV，相当于3.2x10⁻¹¹焦耳。
因此，核裂变被广泛应用于核能发电领域。
核电站利用铀燃料进行核裂变反应，将产生的能量转化为电能，为人们的生活提供动力。
此外，核裂变还被应用于核武器的制造。
核武器利用核裂变的能量释放特性，通过超过临界质量的铀或钚聚变材料所引起的连锁反应来造成巨大破坏力。
因此，核武器的制造和使用受到国际社会的广泛关注和限制。
除了发电和军事应用，核裂变还可以用于医学诊断和治疗。
在核医学领域，核裂变可以用于放射性示踪剂的制备和应用，用于检测和观察人体内某些器官或组织的功能和代谢情况。
此外，放射性同位素的放射性源也被用于癌症治疗中，通过放射性镭或碘等放射性物质对肿瘤进行放射治疗。
综上所述，核裂变是一种将重原子核分裂成轻原子核并释放大量能量的核反应过程。
核裂变名词解释
核裂变名词解释
核裂变（Nuclear Fission）是指在核反应过程中，原子核的撞击或吸收中子的作用下，发生核内部重组和分裂的过程。
在核裂变过程中，重核被撞成两个轻核，同时释放大量的能量和中子。
核裂变是一种重要的核反应类型，具有以下重要特点：1.能源释放：在核裂变过程中，一个原子核会在撞击或吸收中子的作用下，分裂成两个轻核，同时释放大量的能量，这些能量可以用于核电站的发电等。
2.中子释放：在核裂变过程中，除了释放能量外，还会同时释放一些中子，这些中子可以继续与其他核反应，形成一系列的核反应链。
3.放射性废料产生：在核裂变过程中，还产生了一些放射性废料，如果没有得到适当的处理，可能对环境和人体健康产生影响。
核裂变技术在核电站、核武器等领域有着重要的应用，同时也是一种备受争议的技术，因为处理核废料和核安全等问题非常重要，任何不当操作都可能存在较为严重的后果。
核裂变课件PPT
核裂变能源的优点
高效能源来源
核裂变能是一种高效的能源来源，其 产生的能量远大于传统的化石燃料。
减少温室气体排放
相比于燃烧化石燃料，核裂变能减少 了二氧化碳等温室气体的排放，有助 于减缓全球气候变化。
可替代传统能源
核裂变能可以作为传统能源的替代品 ，特别是在化石燃料资源日益枯竭的 背景下。
提供稳定能源供应
核裂变能发电站运行稳定，不受天气 、季节等因素影响，可以提供稳定的 能源供应。
核裂变能源的缺点
放射性废料处理
潜在的核安全问题
核裂变会产生放射性废料，处理和存储这 些废料需要特别的技术和设施，存在一定 的安全和环境风险。
核裂变能发电站存在潜在的核安全问题， 如核事故、核泄漏等，可能对环境和人类 健康造成严重危害。
国际合作与政策问题
核裂变能的国际合作和政策问题也是当前关注的焦点，需要加强国 际合作和政策协调，推动核裂变能的可持续发展。
CHAPTER 04
核裂变技术的应用
核裂变在能源领域的应用
01
02
03
核能发电
核裂变产生的能量可以用 于发电，相比传统的火力 发电更为高效且环保。
核能供热
利用核裂变产生的热量可 以为城市或工业区提供集 中供热，减少对化石燃料 的依赖。
反应堆容器
用于容纳核燃料和冷却剂，维 持反应堆的完整性和密封性。
冷却剂
用于将反应堆产生的热量带走 ，保持反应堆的正常运行温度 。
安全保护系统
用于在紧急情况下快速停堆， 防止事故发生或减轻事故后果 。
核裂变反应堆的工作原理
01
02
03
04
核燃料在反应堆中受到中子轰 击，发生核裂变反应，释放出
核裂变概念
核裂变概念
核裂变，又称为原子裂变，是一种发生在重核（如铀、钚等）中的核反应。
在
核裂变过程中，重核被中子激发，并分裂成两个或更多的轻核碎片。
同时释放出大量的能量和中子。
这是一种高度放射性的过程，因此需要严格的安全措施。
核裂变的概念源于1938年由奥托·哈恩与弗里茨·施特劳斯曼首次实验成功，他们通过轰击铀原子核的方法，观察到铀原子核分裂产生了巨大能量。
这一发现为后来原子弹和核能的开发奠定了基础。
核裂变是一种链式反应，其中一个裂变产物会继续与其他重核发生碰撞并裂变，从而引发更多裂变。
通过控制中子的释放和吸收，可以调节核裂变反应的强度和速率。
这种链式反应的控制至关重要，以免发生失控的核裂变。
核裂变反应释放出的能量是巨大的。
在核电站中，控制裂变反应的过程中会产
生大量的热能，用来产生蒸汽驱动涡轮发电机产生电能。
这种电能无污染、稳定可靠，因此核电是一种重要的清洁能源。
此外，核裂变还具有潜在的应用于核武器制造。
通过控制裂变反应来释放巨大
的爆炸能量，核武器能够造成大规模的破坏。
因此，国际社会对于核裂变技术的非扩散和核裂变武器的限制有严格的规定和监督。
总而言之，核裂变是一种重要的核反应过程，它在能源领域和军事领域都有着
广泛的应用和影响。
随着科学技术的进步，我们需要更加重视核裂变的安全控制和民用利用，以确保其正当而和平的发展。
核反应的裂变与聚变
核反应的裂变与聚变核反应是指原子核发生变化的过程，其中包括裂变和聚变两种形式。
裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核片段的过程，而聚变则是指两个轻核（如氘、氚等）融合成一个较重的核的过程。
本文将详细介绍核反应的裂变与聚变的原理、应用以及优缺点。
一、核裂变的原理与应用核裂变是指重核被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核片段的过程。
裂变反应的原理是通过中子的撞击使得重核不稳定，进而发生裂变。
裂变反应中释放出的能量巨大，可以用来产生热能、电能以及用于核武器等。
核裂变的应用主要体现在以下几个方面：1. 核能发电：核裂变反应可以产生大量的热能，用于发电。
核电站利用核裂变反应产生的热能，将水转化为蒸汽驱动涡轮发电机发电。
核能发电具有能源高效利用、环境友好等优点，是一种重要的清洁能源。
2. 核武器：核裂变反应可以释放出巨大的能量，因此被应用于核武器的制造。
核武器的威力巨大，可以对敌方造成毁灭性打击，是一种具有极高杀伤力的武器。
3. 放射性同位素的制备：核裂变反应可以产生大量的放射性同位素，这些同位素在医学、工业等领域有着广泛的应用。
例如，放射性同位素可以用于医学诊断、治疗以及工业材料的检测等。
二、核聚变的原理与应用核聚变是指两个轻核融合成一个较重的核的过程。
聚变反应的原理是通过高温和高压条件下，使得轻核克服库仑斥力，进而发生聚变。
聚变反应中释放出的能量更为巨大，是太阳和恒星等天体能量的来源。
核聚变的应用主要体现在以下几个方面：1. 清洁能源：核聚变反应是一种清洁能源，不产生二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。
聚变反应可以产生大量的能量，可以用于发电，为人类提供可持续的能源。
2. 氢弹：氢弹是一种利用核聚变反应释放出的能量制造的武器。
氢弹的威力远远超过核裂变武器，是一种具有极高杀伤力的武器。
3. 等离子体研究：核聚变反应需要高温和高压条件，因此对等离子体的研究有着重要意义。
等离子体是一种高度离化的气体，广泛存在于自然界和实验室中，对于研究等离子体的性质和应用具有重要意义。
高三物理核裂变知识点归纳
高三物理核裂变知识点归纳核裂变是指重核(如铀、钚等)被中子加速后变为两个或更多质量较小的核的过程。
核裂变是一种放能反应，其释放的能量可用于核能的利用。
下面将对高三物理核裂变的知识点进行全面归纳。
一、核裂变的基本原理核裂变是重核由中子轰击后发生的裂变反应。
当中子轰击重核时，重核吸收中子然后产生Β链崩裂，形成两个或更多的轻核，同时释放大量的能量和中子。
核裂变的基本方程式为：重核 + 中子→ 轻核 + 能量 + 中子。
在核裂变过程中，质量损失会转化为能量释放。
二、裂变反应堆裂变反应堆是利用核裂变反应产生大量能量的装置。
裂变反应堆中，通过控制自发裂变反应的速率和有效利用中子来维持连续的裂变链式反应。
核裂变反应堆主要包括以下几个部分：1. 燃料：主要使用铀-235或钚-239作为裂变反应的燃料材料，燃料裂变产生大量热能。
2. 导热剂：通常使用水或重水作为导热剂，将裂变产生的热能传递给工质。
3. 冷却剂：用于从反应堆中带走燃料产生的热能，保持反应堆的工作温度。
4. 反应堆堆芯：包括燃料棒、控制棒和冷却管等，其中燃料棒起到反应堆燃料的载体作用。
5. 控制系统：用于控制反应堆中裂变反应的速率，通常通过吸收中子来调节反应堆的输出功率。
6. 安全系统：用于监测反应堆的运行状态，保证反应堆安全。
三、核裂变释放的能量核裂变过程中释放的能量来自于质量的损失，根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量m的损失会转化为能量E。
核裂变释放的能量非常巨大，可用于发电和核武器等领域。
核裂变释放的能量大小与核反应堆运行情况相关，主要包括：1. 燃料使用率：燃料中的铀-235或钚-239的利用率越高，释放的能量越大。
2. 中子吸收截面：中子吸收截面越大，相同条件下裂变释放的能量越大。
3. 反应堆控制：通过控制反应堆中的裂变反应速率，可以调节释放的能量大小。
4. 燃料堆芯设计：合理的燃料堆芯设计可以提高裂变产生的能量和中子输出。
四、核裂变应用领域核裂变广泛应用于能源工业和国防事业，主要包括以下几个领域：1. 核电站：核裂变主要用于发电，核反应堆中的裂变反应释放的热能被利用转化为电能，为社会供电。
核裂变原理
核裂变原理核裂变（Nuclear Fission）是指重核（如铀、钍等）的原子核在被撞击或吸收中慢中子的作用下分裂成两个较大的原子核的现象。
核裂变的原理是基于一系列物理过程和相互作用。
引言核裂变是一种释放出大量能量的过程，也是核能发电和核武器的基础。
了解核裂变原理对于理解核能的产生和利用具有重要意义。
本文将介绍核裂变的原理、过程和相关概念。
原理核裂变的原理是基于重核原子核的不稳定性。
重核的原子核通常由质子和中子组成，中子数量多于质子数量。
当一个慢中子被吸收或撞击重核原子核时，可以触发原子核的裂变过程。
裂变过程中，重核原子核分裂成两个较大的原子核，并释放出大量的能量。
这两个分裂产物中通常包含一些中子和大量的释放能量。
同时，释放的中子还可以引发更多的裂变反应，形成连锁反应。
过程核裂变的过程可以描述为以下几个步骤：1.吸收或撞击：一个慢中子被重核原子核吸收或撞击。
2.裂变：重核原子核分裂成两个较大的原子核。
3.释放能量：裂变过程释放出大量的能量。
4.产生中子：裂变过程产生一些中子。
5.连锁反应：释放的中子引发更多的裂变反应，形成连锁反应。
能量释放核裂变的能量释放取决于裂变产物的质量差异。
裂变产物的质量总和与初始重核的质量之差称为裂变释放的能量。
根据质量与能量的关系（Einstein’s mass-energy equation），裂变释放的能量可以通过以下公式计算：\[E = Δm \times c^2\]其中，\[E\]表示释放的能量，\[Δm\]表示质量差异，\[c\]表示光速。
由于光速的值很大，质量差异较小的裂变反应也能释放出巨大的能量。
连锁反应释放的中子可以引发更多的裂变反应，从而形成连锁反应。
连锁反应的产生需要满足以下两个条件：1.每个裂变产物产生的中子引发一个或更多的裂变反应。
2.连锁反应维持在恒定的比率，以保持反应进行。
连锁反应的控制至关重要，过快或过慢的反应都会导致不稳定的情况。
在核能发电中，连锁反应的控制通常通过控制反应堆中的中子速度和密度来实现。
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解：核电站每天的发电量为
W=Pt=3×108×24×3600 J=2.592×1013 J.
每年的发电量W总=365W=9.46×1015 J
而1 g铀完全裂变时产生的能量为8.2×1010 J.
所以，每年消耗的铀的量为
m
9.46 1015 8.2 1010
kg
1.15102
kg
•作业
• 1）请学生课后阅读课本内容，巩固课堂学习的知 识。
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。
• 爱因斯坦质能方程 E=mc2
• 核反应中释放的能量 ΔE=Δmc2
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。
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过 2000t优质煤完全燃烧时释放的能量．
原子弹
阅读教材回答问题：
1、原子弹有几种结构？ 2、世界上第一颗原子弹爆炸时的现象？ 3、原子弹之父是谁？ 4、我国第一颗原子弹是什么时候爆炸成功的？ 5、说出一些我国的核物理学家？
世界核能发电占全部电量1/4
瑞典 46.8%
乌克兰 43.8%
韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%
核电站－－－－秦山核电站
例题、秦山核电站第一期工程装机容量为30 万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能 量为8.21010 J，并且假定产生的能量都变 成了电能，那么，每年要消耗多少铀235? （一年按365天计算）
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
重核的裂变
吉林省长春市九台区第一中学 卢志峰
原子弹
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% ．
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 核反应．
原 子 核
电子
一、裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的 核，释放核能的反应叫做裂变．
〓
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ裂变
1.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 型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子， 其核反应方程是：
235 92
U+
1 0
n
→15464
Ba
+
92 36
Kr
+310
n
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 0.35781027 kg
释放出的能量为
ΔE Δmc2 201MeV
2.链式反应
由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．
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
历史资料
1、１９６４年１０月１６日１５∶００时，中国 首枚原子弹以塔爆方式试爆成功。
2、１９６６年１２月２８日１２∶００时，首次 氢弹试爆成功
3、从原子弹试爆到氢弹试爆，美国用了７年， 苏联用了４年，英国接近５年，法国是８年多， 但是中国只用了２年８个月
4、１９８８年９月２９日上午成功在中央分区 核试验场罗布泊进行首度中子弹试爆。
二、核电站
解决能源危机有效途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
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% 斯洛伐克 47%
• （2）请学生课后阅读“STS原子弹与科学家的责 任”，并上网收索“切尔诺贝利核电站”，了解 核泄漏对环境会造成严重的核污染。
• （3）请学生课后探讨课本第99页“问题与练习” 中的2~5题。