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1、第五节核裂变教程核反核反核反核反应应电子原子核 在核物理学中，在核物理学中，原子核在其他粒子原子核在其他粒子的的轰击轰击下下产产生新原生新原子核的子核的过过程，称程，称为为核反核反应应 研究表明：原子核的研究表明：原子核的质质量量虽虽然随着原子序数的然随着原子序数的增大而增大，但是二者之增大而增大，但是二者之间间并不成正比关系，其核并不成正比关系，其核子的平均子的平均质质量与原子序数有如量与原子序数有如图图的关系：的关系：核子的平均核子的平均质质量是：量是：原子核的质量核子数核子平均质量核子的平均核子的平均质质量与原子序数之量与原子序数之间间的关系的关系 物理学中把重核分裂成物理学中把重核分裂
2、成物理学中把重核分裂成物理学中把重核分裂成质质量量量量较较小的核，小的核，小的核，小的核，释释放核放核放核放核能的反能的反能的反能的反应应叫做核裂叫做核裂叫做核裂叫做核裂变变把把把把轻轻核核核核结结合成合成合成合成质质量量量量较较大的核，大的核，大的核，大的核，释释放出核能的反映叫做核聚放出核能的反映叫做核聚放出核能的反映叫做核聚放出核能的反映叫做核聚变变一、核裂一、核裂变聚变裂变 1939193919391939年年年年12121212月，德国物理学家哈恩和他的助手月，德国物理学家哈恩和他的助手月，德国物理学家哈恩和他的助手月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼斯特拉斯曼斯特拉斯曼斯特拉斯
3、曼发现发现，用中子，用中子，用中子，用中子轰击铀轰击铀核核核核时时，铀铀核核核核发发生生生生了裂了裂了裂了裂变变。铀铀核裂核裂核裂核裂变变的的的的产产物是多种多物是多种多物是多种多物是多种多样样的，一种典的，一种典的，一种典的，一种典型的反映是裂型的反映是裂型的反映是裂型的反映是裂变为钡变为钡和和和和氪氪，同，同，同，同时时放出三个中子，放出三个中子，放出三个中子，放出三个中子，其核反其核反其核反其核反应应方程是：方程是：方程是：方程是：铀铀核的裂核的裂核的裂核的裂变变+ 核核裂裂裂裂变变中中中中释释放出巨大的能量，在上述裂放出巨大的能量，在上述裂放出巨大的能量，在上述裂放出巨大的能量，在上述
4、裂变变中，中，中，中，裂裂裂裂变变后的后的后的后的总质总质量小于裂量小于裂量小于裂量小于裂变变前的前的前的前的总质总质量，量，量，量，质质量量量量亏损亏损：释释放出的能量放出的能量放出的能量放出的能量为为 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 用中子用中子用中子用中子轰击铀轰击铀核核核核时时，铀铀核核核核发发生了裂生了裂生了裂生了裂变变，释释放出放出放出放出的中子又引起了其他的中子又引起了其他的中子又引起了其他的中子又引起了其他铀铀核的裂核的裂核的裂核的裂变变，也就是，也就是，也就是，也就是链链式反式反式反式反应应链式反式反应 由裂由裂变重核裂重核裂变产生的中
5、子使反生的中子使反应一代接一代接一代一代继续下去的下去的过程，叫做核裂程，叫做核裂变的的链式反式反应 使裂使裂变物物质能能够发生生链式反式反应的最小体的最小体积叫做它的叫做它的临界体界体积，相，相应的的质量叫做量叫做临界界质量量. .原子弹 原子弹（Atomic bomb）是核武器之一，是利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用，以及造成大面积放射性污染，阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器。主要包括裂变武器（第一代核武，通常称为原子弹）和聚变武器（亦称为氢弹，分为两级及三级式）。亦有些还在武器内部放入具有感生放射的轻元素，以增大辐射强度扩大污染，或加强中子放射以杀伤
6、人员（如中子弹）。 核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用，并具 有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中主要利用铀235（厬U）或钚239（厱Pu）等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器，通常称为原子弹；主要利用重氢（dao H，氘）或超重氢（chuan H，氚）等轻原子核的热核反应原理制成的热核武器或聚变武器，通常称为氢弹。 1964年10月16日，中国自行研制的第一颗原子弹爆炸成功。根据解密的资料，为了这颗原子弹的爆炸，中国一共花费了28亿人民币。 1967年6月17日，中国又成功地进行了首次氢弹试验，打破了超级大国的核垄断、核讹诈政策，为中华人民共和国作出了
7、巨大贡献。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” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，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 美国原子美国原子美国原子美国原子弹弹突突突突袭袭广广广广岛岛和和和和长长崎造成了巨大的崎造成了巨大的崎造成了巨大的崎造成了巨大的毁毁伤伤在在在在
8、长长崎投崎投崎投崎投掷掷的原子的原子的原子的原子弹弹爆炸后形成的蘑菇状云爆炸后形成的蘑菇状云爆炸后形成的蘑菇状云爆炸后形成的蘑菇状云团团，爆炸，爆炸，爆炸，爆炸产产生的气流、烟生的气流、烟生的气流、烟生的气流、烟尘尘直冲云天，高达直冲云天，高达直冲云天，高达直冲云天，高达12121212英英英英里多广里多广里多广里多广岛岛市区市区市区市区80%80%80%80%的建筑化的建筑化的建筑化的建筑化为为灰烬，灰烬，灰烬，灰烬，64000640006400064000人人人人丧丧生，生，生，生，72000720007200072000人受人受人受人受伤伤，伤伤亡亡亡亡总总人数占全市人数占全市人数占全市
9、人数占全市总总人口的人口的人口的人口的53%53%53%53%长长崎市崎市崎市崎市60%60%60%60%的建筑物被摧的建筑物被摧的建筑物被摧的建筑物被摧毁毁，伤伤亡亡亡亡86000860008600086000人，人，人，人，占全市占全市占全市占全市37% 37% 37% 37% 原子弹原子弹 在山田在山田须磨子（一位当年的爆炸目磨子（一位当年的爆炸目击者）的一幅画：者）的一幅画：在遥在遥远的广的广岛上空，原子上空，原子弹爆炸后爆炸后发出彩虹一般出彩虹一般绚丽的光的光芒。芒。 广广岛红十字医院里，一个十字医院里，一个严重重烧伤的学生仰面躺在一的学生仰面躺在一张草席上。他的五官草席上。他的五官
10、几乎全被原子几乎全被原子弹爆炸爆炸产生的生的热浪抹掉了。浪抹掉了。四天后他死了。四天后他死了。广岛原子弹爆炸震撼视频片段倒塌的倒塌的钢架架结构建筑物构建筑物 原子弹在距地面580米的空中爆炸，在巨大冲击波的作用下，广岛市的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中有7.815万人当日死亡，死伤总人数达20余万，城市化为一片废墟。这是人类历史上首次将核武器用于实战，广岛成为第一座遭受原子弹轰炸的城市。核防护（）核爆炸瞬（）核爆炸瞬时效效应防防护。 对核袭击的防护大致可分为两大类。 利用工事利用工事进行掩蔽行掩蔽在开在开阔地面上的人地面上的人员，当，当发现核爆核爆闪光光时，立即背，立即背向爆心卧倒，可减向
11、爆心卧倒，可减轻伤害。害。（）放射性沾染防（）放射性沾染防护。 避开在沾染区或高照射量率的地区行避开在沾染区或高照射量率的地区行动人人员通通过沾染区沾染区时尽量乘坐尽量乘坐车辆，在沾染区作，在沾染区作业时要尽要尽量量缩短短时间及及时穿戴个人防穿戴个人防护器材，防止人体受沾染器材，防止人体受沾染进入沾染区入沾染区执行任行任务的人的人员，可服用抗，可服用抗辐射射药，以减少，以减少放射性物放射性物质在人体内的存留在人体内的存留原子弹中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图解决能源危机根本途径核能 可开可开发的核裂的核裂变燃料燃料资源可使用上千年。源可使用上千年。核聚核聚变资源可使用几源可使用几亿年。年。二、
12、核二、核电站站水泥防水泥防护层控制棒控制棒镉棒棒燃料棒燃料棒铀棒棒减速减速剂链式反应的应用核电站慢中子反应堆二、核二、核电站站核能核能-解决能源危机的根本途径解决能源危机的根本途径核核发电量占量占总发电比例最多的比例最多的1010个国家是：个国家是：法国法国 75%75% 立陶宛立陶宛 73.1%73.1% 比利比利时 57.7%57.7% 保加利保加利亚 47.1%47.1% 斯洛伐克斯洛伐克 47%47% 瑞典瑞典 46.8%46.8% 乌克克兰 43.8%43.8% 韩国国 42.8%42.8% 匈牙利匈牙利 38.3%38.3% 亚美尼美尼亚 36.4%36.4%世界核能世界核能发电占
13、全部占全部电量量1/4 中国核中国核电站分布站分布图 截止到2014年9月4日，我国大陆已建成并投入商业运行的核电站有8个，分别为浙江秦山核电站一期、二期、三期，广东大亚湾核电站和岭澳核电站一期、二期，江苏田湾核电站，辽宁红沿河1、2号机组，福建宁德1号机组，防城港1号机组，阳江核电站共20台机组。 此外，2011年7月21日，中国实验快堆成功实现并网发电；宁德1号机组、红沿河1号机组也分别于2012年12月28日、2013年1月17日成功并网发电。因此，我国大陆实际在运机组共23台。 目前，我国大陆仍有28台机组处于建设中，总装机容量达3156万千瓦。在建机组中，除石岛湾核电站采用高温气冷堆外，其余全部为压水堆。你知道吗呵呵护健康，健康，远离你身离你身边的放射源的放射源
