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1、52裂变及其应用裂变及其应用 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练52课标定位课标定位课标定位定位学学习习目目标标：1.知知道道重重核核裂裂变变能能放放出出能能量量，并并能能计算核能的变化计算核能的变化2了解铀核的裂变特点，知道链式反应了解铀核的裂变特点，知道链式反应3了了解解裂裂变变反反应应堆堆的的结结构构、类类型型及及核核电电站站的的工作原理工作原理重点难点：链式反应及其释放核能的计算重点难点：链式反应及其释放核能的计算课前自主学案前自主学案裂变裂变二、二、链链式反式反应应及其条件及其条件铀铀核裂核裂变时释变时释放出的几个中子又放
2、出的几个中子又轰击轰击其他其他铀铀核核产产生裂生裂变变，释释放出的中子又放出的中子又轰击轰击重原子核重原子核，这样这样的反的反应应一代接一代的一代接一代的进进行下去的行下去的过过程，程，叫做裂叫做裂变变的的_反反应应通常把裂通常把裂变变物物质质能能够发够发生生链链式反式反应应的最小体的最小体积积叫做叫做_体体积积，相，相应应的的质质量叫做量叫做_质质量量链式链式临界临界临界临界三、裂三、裂变变反反应应堆堆1裂裂变变反反应应堆堆的的基基本本构构造造：_(核核燃燃料料)， _(减减 速速 剂剂 )， _， _，_，防，防护层护层2裂裂变变反反应应堆的常堆的常见类见类型：型：_，高温气冷，高温气冷堆
3、，快中子增殖反堆，快中子增殖反应应堆堆裂变材料裂变材料慢化剂慢化剂控制棒控制棒反射层反射层热交换器热交换器重水堆重水堆3核核电电站的工作模式：核站的工作模式：核电电站主要由裂站主要由裂变变反反应应堆，第一回路系堆，第一回路系统统，第二回路系，第二回路系统统及其他及其他辅辅助助系系统组统组成如成如图图521.图图521思考感悟思考感悟为为什什么么发发生生链链式式反反应应的的铀铀块块必必须须具具有有一一定定的的体体积积？提示：提示：235U被中子碰撞后被中子碰撞后发发生裂生裂变变，裂，裂变时变时又生又生成成23个中子，若个中子，若铀块铀块的体的体积积不不够够大，生成的大，生成的中子从中子从铀块铀块
4、中通中通过时过时可能可能还还没有碰到没有碰到铀铀核就跑核就跑到到铀块铀块外面去了，所以外面去了，所以发发生生链链式反式反应时铀块应时铀块的的体体积积必必须须大于大于临临界体界体积积核心要点突破核心要点突破一、铀核的裂变和链式反应一、铀核的裂变和链式反应1发现：发现：1938年年12月，德国物理学家哈恩与月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步核的裂变，向核能的利用迈出了第一步2裂裂变变的解的解释释(1)核核子子受受激激发发：当当中中子子进进入入铀铀235后后，便便形形成成了了处处于于激激发发状状态态的的
5、复复核核，复复核核中中由由于于核核子子的的激激烈烈运运动动，使核，使核变变成不成不规则规则的形状的形状(2)核子分裂：核子核子分裂：核子间间的距离增大，因而核力迅的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于速减弱，使得原子核由于质质子子间间的斥力作用而的斥力作用而分裂成几分裂成几块块，同，同时时放出放出23个中子，个中子，这这些中子些中子又引起其他又引起其他铀铀核裂核裂变变，这样这样，裂，裂变变就会不断地就会不断地进进行下去，行下去，释释放出越来越多的核能放出越来越多的核能(3)能能量量：铀铀核核裂裂变变为为中中等等质质量量的的原原子子核核，发发生生质质量量亏亏损损，所所以以放放出出能能量量一
6、一般般说说来来，平平均均每每个核子放出的能量个核子放出的能量约为约为1 MeV，裂，裂变时变时能能产产生几万度的高温生几万度的高温3重核裂重核裂变变的条件的条件(1)重重核核的的裂裂变变只只能能发发生生在在人人为为的的核核反反应应中中，自自然界中不会自然界中不会自发发地地产产生裂生裂变变，而是，而是发发生衰生衰变变(2)要使要使铀铀核裂核裂变变，首先要利用中子，首先要利用中子轰击铀轰击铀核，核，使其分裂，并放出更多的中子，使其分裂，并放出更多的中子，这这些中子再去些中子再去轰击轰击更多的更多的铀铀核，核，产产生更多的中子，就形成了生更多的中子，就形成了链链式反式反应应(3)链链式反式反应应速度
7、很快，如不加以控制，能量在速度很快，如不加以控制，能量在瞬瞬间间急急剧释剧释放引起放引起剧剧烈爆炸烈爆炸(如原子如原子弹弹)如果运如果运用一定方法加以控制就可以和平利用用一定方法加以控制就可以和平利用这这种巨大种巨大的能量的能量(如核如核电电站、核潜艇等站、核潜艇等)即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1关于关于铀铀核裂核裂变变，下述，下述说说法正确的是法正确的是()A铀铀核核裂裂变变的的产产物物是是多多种种多多样样的的，但但只只能能裂裂变变成两种不同的核成两种不同的核B铀铀核裂核裂变时还变时还能同能同时释时释放放23个中子个中子C为为了了使使裂裂变变的的链链式式反反应应容
8、容易易进进行行，最最好好使使用用纯铀纯铀235D铀块铀块的体的体积对产积对产生生链链式反式反应应无影响无影响解析：解析：选选BC.铀铀核受到中子的核受到中子的轰击轰击，会引起裂，会引起裂变变，裂裂变变的的产产物是多种多物是多种多样样的，具有极大的偶然性，的，具有极大的偶然性，但裂但裂变变成两成两块块的情况多，也有的分裂成多的情况多，也有的分裂成多块块并并释释放出几个中子，放出几个中子，铀铀235受到中子的受到中子的轰击时轰击时裂裂变变的概率大，且可以俘的概率大，且可以俘获获各种能量的中子而引起各种能量的中子而引起裂裂变变；而；而铀铀238只有俘只有俘获获能量在能量在1 MeV以上的中以上的中子
9、子时时才能引起裂才能引起裂变变，且裂，且裂变变的概率小引起的概率小引起链链式反式反应应，必，必须须使使铀块铀块体体积积超超过临过临界体界体积积故故B、C选项选项正确正确二、核二、核电电站及其站及其组组成部分的功能成部分的功能核核电电站站的的核核心心是是核核反反应应堆堆，核核反反应应堆堆的的主主要要组组成部分及其作用：成部分及其作用：1核核燃燃料料：反反应应堆堆使使用用浓浓缩缩铀铀(铀铀235占占3%4%)，制成，制成铀铀棒作棒作为为核燃料，核燃料，释释放核能放核能2中子慢化中子慢化剂剂：铀铀235具有易俘具有易俘获获慢中子、不慢中子、不易俘易俘获获快中子的特点，而核反快中子的特点，而核反应应中
10、中释释放的中子放的中子多数多数为为快中子，快中子，应应使用慢化使用慢化剂剂使它使它们们的速度降的速度降下来，常用作慢化下来，常用作慢化剂剂的物的物质质有石墨、重水或普有石墨、重水或普通水通水3控控制制棒棒：由由吸吸收收中中子子能能力力很很强强的的镉镉制制成成，用用以控制反以控制反应应速度速度4保保护护层层：反反应应堆堆外外层层是是很很厚厚的的水水泥泥壁壁，可可防防止射止射线辐线辐射出去射出去5.热热交交换换器器：靠靠水水或或液液态态金金属属钠钠在在反反应应堆堆内内外外的的循循环环流流动动，把，把产产生的生的热热量量传输传输出去出去6核核电电站的站的优优点：点：(1)消耗的消耗的“燃料燃料”很少
11、；很少；(2)作作为为核燃料的核燃料的铀铀、钍钍等在地球上可采等在地球上可采储储量大；量大；(3)对环对环境的境的污污染比火染比火电电站要小站要小即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2原原子子反反应应堆堆是是实实现现可可控控制制的的重重核核裂裂变变链链式式反反应应的一种装置，它主要由四部分的一种装置，它主要由四部分组组成成()A原原子子燃燃料料、减减速速剂剂、冷冷却却系系统统和和控控制制调调节节系系统统B原子燃料、减速原子燃料、减速剂剂、发热发热系系统统和和传热传热系系统统C原子燃料、减速原子燃料、减速剂剂、碰撞系、碰撞系统统和和传热传热系系统统D原子燃料、中子源、原子能存
12、聚系原子燃料、中子源、原子能存聚系统统和和输输送送系系统统解析：解析：选选A.通通过过学学习习，我，我们们知道核反知道核反应应堆的构堆的构成分四部分：原子燃料、减速成分四部分：原子燃料、减速剂剂、冷却系、冷却系统统和和控制控制调节调节系系统统课堂互堂互动讲练类型一类型一重核裂变的规律重核裂变的规律 关于重核的裂变，下列说法正确的是关于重核的裂变，下列说法正确的是()例例例例1 1A核裂核裂变释变释放的能量等于它俘放的能量等于它俘获获中子中子时时得到的得到的能量能量B中子从中子从铀块铀块中通中通过时过时，一定，一定发发生生链链式反式反应应C重核裂重核裂变释变释放出大量能量，放出大量能量，产产生明
13、生明显显的的质质量量亏亏损损，所以核子数要减小，所以核子数要减小D由于重核的核子平均由于重核的核子平均质质量大于中等量大于中等质质量核的量核的核子平均核子平均质质量，所以重核裂量，所以重核裂变为变为中等中等质质量的核量的核时时，要，要发发生生质质量量亏亏损损，放出核能，放出核能【思思路路点点拨拨】由由链链式式反反应应发发生生有有条条件件及及释释放放能量与能量与质质量量亏亏损损关系关系进进行判定行判定【精精讲讲精析精析】发发生核反生核反应应，是核能，是核能转转化化为为其其他形式能的他形式能的过过程，但其程，但其释释放的能量放的能量远远大于其俘大于其俘获获中子中子时时吸收的能量吸收的能量链链式反式
14、反应应是有条件的，是有条件的，即即铀块铀块的体的体积积必必须须大于其大于其临临界体界体积积，如果体，如果体积积太小，中子从太小，中子从铀块铀块中穿中穿过时过时，碰不到原子核，碰不到原子核，则链则链式反式反应应就不会就不会发发生，故生，故A、B均均错错在在裂裂变变反反应应中中核核子子数数是是不不会会减减小小的的，铀铀裂裂变变的的质质量量亏亏损损是是远远小小于于一一个个核核子子的的质质量量的的，核核子子数数是是不不会会减减小小的的，因因此此选选项项C错错重重核核裂裂变变为为中中等等质质量量的的原原子子核核时时，由由于于平平均均质质量量减减小小，要要发发生生质质量量亏亏损损，从而，从而释释放出核能，
15、故放出核能，故选项选项D正确正确【答案答案】D 在所有能源中核能具有能量密度大，区域在所有能源中核能具有能量密度大，区域适适应应性性强强的的优势优势，在核，在核电电站中，核反站中，核反应应堆堆释释放放的核能被的核能被转转化化为电为电能核反能核反应应堆的工作原理是堆的工作原理是利用中子利用中子轰击轰击重核重核发发生裂生裂变变反反应应，释释放出大量放出大量核能核能类型二类型二裂变中释放能量的计算裂变中释放能量的计算例例例例2 2【思路点思路点拨拨】根据裂根据裂变变反反应应遵循遵循电电荷数和荷数和质质量数守恒可确定量数守恒可确定X和和a，再由，再由Emc2求裂求裂变变释释放的核能，注意放的核能，注意这这个个结结果只是一个果只是一个铀铀核裂核裂变变时释时释放的放的由由爱爱因斯坦的因斯坦的质质能方程可得能方程可得释释放的核能放的核能为为Emc20.35781027(3108)2J3.22021011J.
