人教版高中物理选修2-3 核裂变的机理及链式反应的条件
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。
高二下学期物理人教版选择性必修第三册 第节核裂变与核聚变PPT幻灯片
条件：每次裂变产生的中子，至少平均有一个能引发新的裂变
①保证
U 235
92
的纯度←提纯
②铀块的大小
U 235
92
1 0
n
144 56
Ba+8396Kr
3
1 0
n
临界体积:裂变物质能够发生链式反应的最 小体积
相应的质量：临界质量
新知讲解
什么办法能使大量的原子核获得足够的动能而发生核聚变呢？
两个轻核结合成质量较大的原子核,放出核能
铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
什么办法能使大量的原子核获得足够的动能而发生核聚变呢？
有可能利用 吸收中子、控制反应速率 磁场来约束参加反应的物质。
四、重核裂变与轻核聚变的区别
核反应堆：人工控制链式反应的装置
铀棒是核燃料,裂变时释放核能
两个轻核结合成质量较大的原子核,放出核能
镉棒的作用是控制反应堆的功率
核裂变与核聚变
新知导入
较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合 并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能 量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的 就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转 化和使用的呢?
新知讲解
一、核裂变的发现
裂变:重核分裂成质量较小的核，并释放核能的反应。
中子
新知讲解
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
目前,除氢弹以外,人们还不能控制它
235 两个轻核结合成质量较大的原子核,放出核能
2）地球上聚变燃料的储量丰富
1
144
89
1
U n Ba+ Kr 3 n 92 0 临界体积:裂变物质能够发生链式反应的最小体积
物理核裂变的原理有哪些
物理核裂变的原理有哪些物理核裂变（nuclear fission）是指重原子核分裂成较轻的两个或多个核的过程。
这种现象的发现与研究对于物理学的发展和核能利用具有重要的意义。
以下是物理核裂变的原理及相关的内容。
1. 初级激发：核裂变一般需要一个初级激发事件，例如中子撞击。
在裂变反应堆中，中子通过与原子核碰撞来激活核裂变过程。
2. 裂变链式反应：核裂变发生后，会产生少量的中子，这些中子可以再次激发其他原子核进行裂变，形成一个连锁反应的过程。
3. 能量释放：核裂变是一个高能事件，裂变过程中释放出的能量是巨大的。
根据质能方程（E=mc^2），裂变过程中部分质量转化为能量，并以光子和高速中子的形式释放出来。
这种能量释放是核能利用的基础。
4. 裂变产物：裂变反应产生的核裂变产物通常是两个或多个核，这些裂变产物相对较轻。
其中，产生的中子是维持连锁反应的关键。
5. 反应条件：核裂变反应的发生需要满足一定的条件。
其中，中子能量必须适合，以促使裂变过程发生。
此外，核裂变所需的中子数目要符合裂变链式反应的要求。
6. 裂变产物释放：核裂变过程中的裂变产物是高能的，并常常具有放射性。
这些裂变产物必须被妥善处理，以防止对环境和人类健康造成危害。
7. 反应堆：核裂变可用于核反应堆，其中核燃料经过控制链式反应。
核反应堆的设计和控制需要合理的裂变速率和温度控制，使得核裂变过程能够稳定进行。
8. 可持续性：核裂变能够提供大量的能源，并且燃料可持续。
目前，核裂变燃料主要是铀和钚等放射性物质，未来还有望研发出更高效和更安全的核裂变燃料。
9. 应用：核裂变在核电站中被广泛使用，为人类提供干净的电力。
此外，核裂变还可用于核武器、航天动力和医学放射治疗等领域。
10. 安全问题：核裂变具有较高的能量密度，一方面为其应用提供了巨大优势，另一方面也给安全控制带来挑战。
核裂变反应中释放的放射性物质对环境和人类健康造成潜在风险，因此必须采取严格的安全措施。
人教版高中物理选修三《核裂变与核聚变》ppt课件(1)
新知讲解
一、核裂变的发现
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
新知讲解
一、核裂变的发现
核袭击的防护
1.核爆炸瞬时效应防护
（1）利用工事进行掩蔽。
（2）在开阔地面上的人员，发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减
轻伤害。
2.放射性沾染防护
（1）避开在沾染区或高照射量率的地区行动。
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
课堂练习
3．关于核聚变，以下说法正确的是（ A ）
A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁
B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10 m以内，
氦核的质量：mα=4.002603u ∆ = .
中子的质量：mn=1.008665u
新知讲解
三、核聚变
2.发生聚变的条件：使原子核间的距离达到10-15m。
（原子核需要很大的动能才会“撞”在一起）
实现的方法有：
1.用加速器加速原子核； （不经济）
2.把原子核加热到很高的温度
（108～109K）；
“全新的核反应”图像：
“可以想象，当重核被中子轰击时，该核可能
分裂成几大块，这些裂片无疑将是已知元素的同位
素，而不是被辐照元素的近邻。”
然而，诺达克的论文没有得到重视。
新知讲解
一、核裂变的发现
发现“超铀元
素”？
费米认为：石蜡或水中的质子与中子的
质量相近，放射源发射的中子与质子碰撞后，
速度大大减慢。中子速度低，被原子核俘获
人教版高中物理选修2-3 《核裂变和裂变反应堆》教案参考
重核裂变链式反应1942年，意大利科学家恩瑞克费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作。
同时研究使链式反应变为连续、缓慢、可控的何反应，使核能平缓地释放出来。
1942年12月2日，在美国芝加哥体育场的看台下，世界上第一座用石墨作减速剂的原子核反应堆竣工落成一．核能：原子核发生变化时释放的能量一个核子要摆脱其它核子的核力吸引，需要巨大的能量。
1．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γ光子照射氘核：光子的能量等于或大于2.22MeV中子和质子结合： 放出的光子的能量为2.22MeV平衡下列核反应方程：在核反应堆中，石墨起 的作用，镉棒起 的作用。
关于太阳辐射能的主要由来，下列说法中正确的是（ ）A ．来自太阳中重元素裂变反应释放的核能B ．来自太阳中轻元素聚变反应释放的核能C ．来自太阳中碳元素氧化释放的化学能D ．来自太阳本身贮存的大量内能2．平均结合能：一个原子核结合能，除以这个原子核的核子数，得到的结果叫做每个核子的平均结合能。
平均结合能是核子结合成原子核时（把原子分解成核子时）每个核子平均放出（吸收）的能量。
平均结合能越大，原子核就越难拆开。
平均结合能的大小反映核的稳定程度:质量数较小的轻核和质量数较大的重核，平均结合能较大;中等质量的原子核，平均结合能大。
即将中等质量数的原子核打散成核子要提供给每个核子的能量大。
二．重核裂变：重核受到其它粒子（如中子）轰击时裂变成两块质量较轻的核，同时还能放出中子。
1．重核的裂变是在1939年12月，德国的哈恩和他的助手斯特拉斯曼，用中子轰击铀核时发现。
2．铀核（92）裂变的产物多种多样，裂变为氙（Xe54）和锶（Sr38）、钡（Ba56）和氪（Kr36）、锑（Sb51）和铌（Nb41），同时放出2~3个中子。
还能分裂成三部分或四部分（少见）3．裂变的原因：中子打进铀核，形成处于激发态的复核。
复核中核子剧烈运动，核变成不规则形状，核子间的距离增大，核力减小，不能克服库伦斥力，裂变。
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。
【高中物理】高中物理知识点：重核裂变
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
4、核反应堆：慢中子反应堆、快中子增殖反应堆
核反应堆是一种实现可控链式反应的装置，它可以使堆内的链式反应以一定的强度进行下去，从而稳定地释放核能。根据反应堆的工作原理，主要可子增殖反应堆，它属于目前正在研究和实验的核反应堆。
判断核反应类型的方法：
【高中物理】高中物理知识点：重核裂变
重核裂变:
1、裂变：把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应。
2、铀核的裂变：
。
3、链式反应：一般说来，铀核的裂变时总是要放出2~3个中子这些种子又会引起其他的铀核裂变，这样裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量。在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
人工转变方程与聚变方程特征相似，仅从方程式上不易区分，要熟记几个典型的人工转变方程及聚变方程。
(4)放射性元素的原子核放出一个α粒子或β粒子而转变成新核的过程称为衰变。
衰变方程的重要特征是“一”前只有一个原子核， “→”后有一个α粒子或β粒子与一个新核。
裂变反应堆:
(1)裂变反应堆的组成部分、材料及作用
聚变方程的特征是“→”前有两个或两个以上的质量很小的核，“→”后是一个质量稍大些的核，有的聚变中可能还会放出一个质子或一个中子、正负电子等。
(3)人工转变通常是指某原子核在α粒子(或其他粒子)的轰击下，转变为一个新核的核反应。
人工转变方程的特征是“→”前有一个α粒子(或其他粒子)和一个原子核，“→”后有一个新核，通常还伴随一个质子或中子。
核反应方程的常见类型有：衰变、人工转变、裂变和聚变。判断某核反应方程是哪种类型的核反应时，应紧抓该类型核反应的定义，从方程式的特征上区分。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
核裂变的机理及链式反应的条件
由于较重的原子核核子平均质量较大，其稳定程度较小，比较容易吸收其他粒子.如当中子打进铀235后，形成一个新的处于激发态的核，由于其中核子的剧烈运动，核子间的距离增大，核子之间的吸引力（核力）迅速减小，不足以克服质子之间的库仑斥力，核就分裂成两部分，产生裂变.一个铀核裂变产生的中子又不断引起其他铀核的裂变，就形成了链式反应.
但维持链式反应要有一定的条件.如果每次裂变放出的中子平均有一个能再度引起裂变反应，或者说一代裂变中子的总数不少于前一代的中子数，链式反应就能维持下去.由于裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被裂变物质吸收而没有产生裂变，也有的可能被裂变物质中所含的杂质吸收，所以链式反应未必能持续地进行下去.要维持链式反应，就要减少裂变物质中的杂质（最好使用纯铀235），还要增大裂变物质的体积，也就是说要维持链式反应就存在一个裂变物质的最小体积，这个体积叫链式反应的临界体积.
参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少，裂变物质达到一定体积(临界体积)时，链式反应就可以持续下去.跟临界体积相对应的裂变物质的质量，叫临界质量.纯铀235的临界体积(球形)，直径只有4.8 cm，相应的临界质量只有1 kg左右.核反应堆，由于堆型的不同，临界质量可以从几千克到几百千克.。