3.3裂变和聚变 学案 (共2学时)

3.3裂变和聚变 学案
学习要求
1.知道裂变反应和聚变反应。关注聚变反应研究的进展
2.知道链式反应的发生条件，了解裂变反应堆的原理，了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站的工作模式
3.通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系
第一课时
1．核裂变
提问：什么是核裂变？
提问：是不是所有的核裂变都能放出核能？
只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能。
知识总结：不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量。只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。【来源：21·世纪·教育·网】
2、铀核的裂变
(1)铀核的裂变的一种典型反应。
提问：铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是什么样的？
(2)链式反应：
提问：链式反应是怎样进行的？
答案：这种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。
(3)临界体积(临界质量)：
提问：什么是临界体积(临界质量)？
答案：通常把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，相应的质量叫做临界质量。
(4)裂变反应中的能量的计算。
裂变前的质量：
kg， kg
裂变后的质量：
kg，kg，kg，
学生计算：质量亏损：
kg，
J=201MeV
知识总结：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。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。铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。 21教育网
3、核电站(P85)
提问：核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？
铀棒：由浓缩铀制成，作为核燃料。
控制棒：由镉做成，用来控制反应速度。
减速剂：由石墨、重水或普通水(有时叫轻水)做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。
冷却剂：由水或液态的金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。21cnjy.com
水泥防护层：用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。
【问题】核能发电的优点、缺点？
优点：____________________________
缺点：_____________________________
4、例题
例题1、下列核反应中，表示核裂变的是( )
A、 B、
C、 D、
分析：核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。其中衰变中有衰变、衰变等。
是衰变 是衰变，
是人工转变，只的C选项是重核裂变。
例题2、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235？(一年按365天计算)www.21-cn-jy.com
解：核电站每天的发电量为W=Pt=3×108×24×3600 J=2.592×1013 J.
每年的发电量W总=365W=9.46×1015 J而1 g铀完全裂变时产生的能量为
8.2×1010 J.
所以，每年消耗的铀的量为

第二课时
一、核聚变
1、 什么叫聚变？聚变有什么特点？
2、 轻核聚变的产生条件是什么？
3、 写出一个氘核与一个氚核结合成氦核是的核反应方程。
注：(1)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！21·cn·jy·com
(2)上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。2·1·c·n·j·y
4、核聚变有什么应用？
二、受控热核反
1、聚变与裂变相比有哪些优点？
2、实现核聚变的难点：
可能方案：
例题：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：mα=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，请同学们求出该核反应所释放出来的能量。21世纪教育网版权所有