5.4 核裂变与核聚变 课件（共15张PPT）

(共15张PPT)
5.4 核裂变与核聚变
一、新课导入
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
秦山核电站
原子弹
1.核裂变：
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，并放出中子的过程。
2.一种典型的铀核裂变
我国科学家钱三强、何泽慧夫妇于1947年在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的 1/300 和1/ 5 000 。
3.链式反应
①定义：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链式反应。
②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。
4.裂变反应的能量:
一个铀235核裂变时释放的能量如果按200MeV估算
核裂变物质能够发生链式反应的最小体积
二、反应堆与核电站
1.核反应堆：人工控制链式反应的装置
2.核电站
屏蔽射线防止放射性污染
课堂练习：
2、(多选)关于核反应堆,下列说法正确的是(　　)
A. 铀棒是核燃料,裂变时释放核能
B. 镉棒的作用是控制反应堆的功率
C. 石墨的作用是吸收中子
D. 冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能
解析：
铀棒是核燃料, 故A正确;
镉棒吸收中子, 调节中子数目以控制反应速度，故B正确;
慢中子最容易引发核裂变, 石墨的作用是使中子减速,故C错误;
水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆内的
热量传输出去,用于发电,同时也使反应堆冷却,控制温度,故D正确。
答案：ABD
拓展学习
原子弹
内爆式原子弹示意图
1.核聚变的条件
（热核反应）
三、核聚变：
两个轻核结合成质量较大的核的反应叫核聚变.
核子动能足够大
核子间距小于10-15m
2.核聚变的例子
太阳的能量来自热核反应
用于制造氢弹
1964年中国第一颗氢弹爆炸试验成功
3.可控核聚变的两种方案
①磁约束
中国科学院的环流器装置
难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。
2023年我国全超导托卡马克核聚变实验装置——东方超环创造了运行403秒新的世界纪录
（1）磁约束：带电粒子运动时在均匀磁场中会在洛伦兹力的作用而不飞散，利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是环流器。
②惯性约束
激光或X射线
（2）惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用激光从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应。
4.两种核反应的比较
核裂变：一个重核
两个质量中等的原子核
核聚变：
两个轻核
一个质量较大的核
①轻核聚变产能效率高
②燃料氘和氚储量丰富
③无废料，更安全、清洁
核聚变优点：
四、核能的计算
课堂练习：
3、一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.0073 u,中子质量mn=1.0087 u,氚核质量mT=3.0180 u
（1 u相当于931.5 MeV能量）
(1)写出聚变方程;
(2)释放出的核能为多大
(3)平均每个核子释放的能量是多大
解析：
（1）聚变方程：
(2)质量亏损Δm=mH+2mn-mT=(1.007 3+2×1.008 7-3.018 0)u=0.0067 u,
释放的核能ΔE=Δmc2=0.006 7×931.5 MeV=6.24 MeV。
(3)平均每个核子放出的能量为 MeV=2.08 MeV。