69重核裂变和链式反应PPT课件
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。
物理人教版选修3-5 第19章 第6节 重核的裂变 课件(29张)

栏 目
地进行下去,释放出越来越多的核能,这就叫链式反应,如下图所示:
链 接
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
栏 目
链
够浓度的铀235;②要有足够数量的慢中子;③
接
铀块的体积要大于临界体积.
例1 (双选)关于铀核裂变,下述说法正确的 是( )
A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂
栏 目
链
时才能发生链式反应,选项B错误.铀核的链式
接
反应可人工控制,铀核的半衰期不会受到环境温
度的影响,选项C正确,选项D错误.
答案:AC
A.105B+10n→37Li+24He
B.28328U→29304Th+42He
栏
C.147N+24He→178O+11H
目 链
D.23952U+10n→15461Ba+9326Kr+301n
接
解析:由链式反应特点知:反应过程中由一个中子引 发裂变,放出2~3个中子促成链式反应,故D正确.
答案:D
大于临界体积,链式反应将开始,并非常激烈地进行.
将这两块半球形的核燃料,分开安装在炸弹中,其中一 块被固定,另一块后面装上普通炸药和引爆装置,当引 爆装置引起普通炸弹爆炸时,就把两块炸药迅速压在一 起,成为一个整块,这时核裂变开始并发生激烈的链式 栏
目
反应,大量能量在极短的时间内放出,因而形成剧烈爆 链
射性同位素,同时在核爆炸中产生的巨大数量的中子
与周围和高空中的原子核作用,又会产生很多的放射
性同位素,这些具有放射性的原子大多呈气态,它们
随大气流动到各地大气中或落在地面上形成放射性污
栏 目
链
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变

铀核的裂变
发现 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。
裂变产物:多种多样
+
++
Байду номын сангаас
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
铀核的裂变
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,其核反应方程式:
求: (1)一个铀核裂变释放的能量 解 亏损质量:
释放能量:
铀核的裂变
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,其核反应方程式:
求: (2)试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量?
解 1kg铀中含铀核数量为: N个铀核裂变放出能量为:
铀核的裂变
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,其核反应方程式:
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应的过程
如图为核裂变示意图
(1)重核裂变是一种天然现象吗? (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗? 重核的裂变不能自发地进行,只能发生在人工控制的核反 应中只有达到链式反应的条件时,才会发生重核的裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应
定义: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。
根据链式反应的原理,似乎任何铀块只 要有中子进入,都能发生链式反应
但事实并非如此
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
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2024版第六节重核的裂变共13张PPT

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03
重核裂变的实验方法与观测技术
2024/1/29
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裂变实验的基本方法与原理
静态裂变实验
通过测量静止重核自发裂变产生的碎片来研究裂变过程。这种方法可以精确测量裂变碎片的质量、电荷和动能分 布。
动态裂变实验
利用加速器加速重核至一定能量后诱发裂变,通过测量裂变碎片的飞行时间、角度和能量来研究裂变过程。这种 方法可以研究不同入射能量下的裂变特性。
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原子核的液滴模型与裂变机制
2024/1/29
原子核的液滴模型
将原子核视为由核子组成的液滴,通过表面张力和库仑斥力维持平衡。当原子核吸 收中子后,液滴变得不稳定,可能发生裂变。
裂变机制
重核裂变通常通过慢中子或快中子轰击引发。中子被吸收后,原子核形成激发态的 复合核,经过一系列内部结构调整和能量释放,最终分裂成两个或多个中等质量的 核碎片。
高精度寿命测量 通过测量重核裂变产物的半衰期等参数,研究裂 变过程中的核结构变化和反应动力学。
高精度角分布测量
3
利用高精度探测器阵列,对重核裂变产物的角分 布进行测量,以揭示裂变过程中的核形状变化和 反应机制。
2024/1/29
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重核裂变理论模型的完善与发展
2024/1/29
微观理论模型的深入研究
基于量子力学等微观理论,深入研究重核裂变的微观机制和核结 构效应,提高理论模型的精度和可靠性。
宏观-微观理论模型的结合
将宏观模型和微观模型相结合,综合考虑核的宏观性质和微观结构 效应,建立更完善的重核裂变理论模型。
多体理论模型的发展
发展多体理论模型,考虑重核裂变过程中多个核子的相互作用和关 联效应,以更准确地描述裂变过程。
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.
高中物理选修3-5优质课件:19.6 核裂变

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.
高中物理第十九章原子核6重核的裂变课件新人教版选修3

点拨: ①根据质量数和电荷数守恒,写出裂变方程. ②计算出裂变前后质量亏损 Δm. ③根据质能方程 ΔE=Δmc2 计算出裂变释放的核能.
答案:AC
点拨: ①核电站的核裂变为可控核反应,所放出粒子从核反应方程中看 出. ②结合临界体积和半衰期的概念去分析 B、D 两项.
要点二 核电站的结构及工作原理 1.主要组成:核电站的核心设施是核反应堆.如图所示.
它的主要部件列表如下:
部件 核燃 名称 料
慢化剂
控制棒 热循环介质 保护层
采用 的材
拓展 核反应堆的类型 (1)气冷式反应堆:即采用冷气体作为冷却剂,如空气、二氧化碳 等,英国大多数核电站的反应堆是气冷式的.
(2)水冷式反应堆: ①压水堆与沸水堆. 在正常运动条件下,压水堆内的水由于受到很高的压力,始终处 于“液态”,我国已建成的秦山核电站(一期)和大亚湾核电站以及秦 山二期、岭澳和田湾核电站均采用压水堆.沸水反应堆内的水处于气、 液共存的状态. ②轻水堆与重水堆. 氢有三种同位素:氕、氘、氚.普通水中的氢原子是“氕”,这 种水称为“轻水”;若水中的氢原子是“氘”,则称为“重水”,“轻 水堆”和“重水堆”的区别在于反应堆的冷却剂、慢化剂是“轻水” 还是“重水”.秦山三期核电工程采用的是重水堆.
【答案】 C
变式训练 2 关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理,下列 说法正确的是( )
A.镉棒能释放中子,依靠释放的多少控制反应速度 B.用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量 C.利用镉棒对中子吸收能力强的特点,依靠插入的多少控制中 子数量
重核的裂变PPT课件

(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.
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爆 发生链反应 炸
235 92
U
+
1 0
n
13572Te
+
97 40
Zr
+
2
1 0
n
235 92
U
+
1 0
n
+ 142 56
Ba
91 36
Kr
+
3
1 0
n
13
• 2、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。
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足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临 界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg,质量超过1 kg 则发生爆炸。
府抢在德国之前抓紧研制原子弹。
2
核能开发的历史进程
1. 1934年,意大利物理学家费米用中子轰击原 子核,并发现通过石蜡减速之后的慢中子,裂 核能力更强。费米因此获38年诺贝尔物理奖。
2. 1938年,德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元 素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提 出核裂变猜想,以解释铀实验。并称裂变过程 要放出大量能量。
• 1938年12月德国科学家用中子轰击重核铀 时,发现铀核的裂变现象。之后,核能利 用问题才逐渐被了解清楚,从而使控制和 利用原子能成为可能。
10
• 三、链式反应 • 1、链式反应
• (见基础教材p.44) 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。
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• 反应的特点: • 利用一个中子轰击一个轴核,使
3. 齐拉德、爱因斯坦的态度 4. 1945年8月6日,铀弹小男孩投到广岛;8月
9日,钚弹胖子投在长崎
6
核能开发的历史进程
1. 核军备竞赛:盟国之争 2. 1945年8月,斯大林下令抓紧研制原子弹 3. 1949年8月,苏联成功地进行了核实验 4. 1952年11月1日,美国试爆第一颗氢弹 5. 1953年8月,苏联研制氢弹成功 6. 1952年10月3日,英国研制成功原子弹 7. 1960年2月13日,法国研制成功钚弹 8. 1964年10月16日,中国试爆成功原子弹
哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。 5. 7月16日凌晨5时30分,第一颗铀原子弹试
爆成功。比一千个太阳都亮。 6. 曼哈顿工程:动员50万人,耗费22亿美元,
占用全国三分之一的电力 4
核能开发的历史进程
1. 1944年底,盟军的特工小组已经发现德国 造不出原子弹
2. 科学家的犹豫: –继续干吗?缺乏政治和道义上的支持 –不干吗?不符合现代科学技术的精神 –好的理由:应该让全人类知道它的威力
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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, 以形成所谓的自持 链反应(self-sustaining chain reaction)。
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核能开发的历史进程
1. 1公斤核燃料相当于2500吨煤 2. 1954年,苏联建成第一座小型原子能电站;
1956(英国),1957(美国) 3. 核电站:成本低、污染小、效率高,但事故
太可怕 4. 1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机
组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效 5. 1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故,
轴核发生裂变,在反应中还放出2个中 子,中子对未反应的轴核再进行轰击, 从而使核反应出现连锁反应,使在短 时间内出现积累效应。
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核裂变
核裂变(nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普 通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。
铀-235的裂变与核武器
素的 元 种 35
200 多种同 位素
核能开发的历史进程
1. 1919年,英国卢瑟福用α粒子轰击氮原 子核,使其嬗变成氧原子。
2. 1932年,查得威克发现中子 3. 1934年,法国约里奥-居里夫妇用α粒
子轰击铝,产生了一个磷的同位素,但很 快放出正电子蜕变为硅。 4. 卢瑟福(1933)和爱因斯坦(1935)均 没有意识到原子能的实际利用近在眼前。
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2
一、反应堆
用人工的方法控制核裂变链式反应速 度获得核能的装置,叫做反应堆。
反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制 棒、冷却系统和防护层等构成。
由于多重安全系统发挥作用,后果不严重 6. 核聚变
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一、核能
原子核的结构发生变化时放出的能量, 叫做核能。
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二、裂变(p.43)
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。裂变过程中放出中子并释放大量能 量。
• 什么叫重核裂变?重核在什么情况下才能 发生裂变呢?
3. 齐拉德、爱因斯坦的态度 4. 1945年8月6日,铀弹小男孩投到广岛;8月
9日,钚弹胖子投在长崎
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核能开发的历史进程
1. 1944年底,盟军的特工小组已经发现德国 造不出原子弹
2. 科学家的犹豫: –继续干吗?缺乏政治和道义上的支持 –不干吗?不符合现代科学技术的精神 –好的理由:应该让全人类知道它的威力
3. 费米提出链式反应概念。 4. 1939年9月1日,第二次世界大战正式打响
3
核能开发的历史进程
1. 1940年,美国政府正式大量拨款,启动 “曼哈顿工程”,格罗夫斯将军为行政首脑
2. 1941年12月-1942年12月,费米在芝加哥 研制原子反应堆
3. 铀235、钚239的提纯 4. 1943年1月-1945年7月。奥本海默在新墨西
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核能开发的历史进程
1. 1933年,爱因斯坦移居美国 2. 1938年,费米逃往美国 3. 德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、
哈恩、盖革 4. 1933年,匈牙利物理学家齐拉德(1898-1964)
已经意识到核能的开发可能用于军事 5. 1935年,建议物理学家暂缓发表研究成果 6. 1939年,玻尔认为核能利用为时尚早 7. 1939年,爱因斯坦、萨克斯、罗斯福说服美国政
任何有核反应 堆的国家都不难得 到爆炸级的裂变材 料,原子弹的基本 设计又如此简单, 从而为防止核武器 扩散带来了困难。
15
• 3、原子弹 p.45
16
杨振宁
17
1964 年 10 月 16 日 中 国爆炸了 第一颗原 子弹。
18
1967 年 6 月 17 日 中 国爆炸了 第一颗氢 弹。
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