4.核裂变与核聚变
课后篇巩固提升
基础巩固
1.(多选)关于铀核裂变,下列说法正确的是( )
A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核
B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子
C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用铀235而不用铀238
D.铀块的体积对产生链式反应无影响
解析铀核受到中子的轰击,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的情况多,也有的裂变成多块,A错误,B正确;铀235受慢中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只能俘获能量在1
MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。
答案BC
2.(2020吉林长春模拟)图为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是U+nX+Y+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a和产物Y的质量数b,以下判断正确的是( )
A.a=53 b=93
B.a=54 b=94
C.a=53 b=94
D.a=54 b=93
解析核反应质子数守恒:92=a+38;
核反应质量数守恒:235+1=140+b+2;
联立得a=54,b=94。故B正确,A、C、D错误。
答案B
3.(2020湖北武汉模拟)中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”建设顺利,按计划将在今年投入运行实验。聚变与裂变相比有很多优点,下列说法不正确的是( )
A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满足聚变的需要
B.轻核聚变更为安全、清洁
C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多
D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照射反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应
解析地球上每升水中含有0.03
g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,容易处理,故B正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。
答案D
4.(多选)下列说法正确的是( )
A.Hen是聚变
BXeSr+n是裂变
CRaRnHe是α衰变
DNaMge是裂变
解析A选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核,是聚变反应,故A选项正确;B选项的核反应中是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核,并放出几个中子,是裂变反应,故B选项正确;在C选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了α粒子,是α衰变,C选项是正确的;而D应是β衰变,故答案为A、B、C。
答案ABC
5.(多选)据《中国科技报》报道,我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称为“人造太阳”)已经完成了首次工程调试,下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
A.“人造太阳”的核反应方程是Ba+Kr+n
B.“人造太阳”的核反应过程中一定发生质量亏损,该过程释放的核能可以用ΔE=Δmc2来计算
C.“人造太阳”的核反应方程是Hen
D.“人造太阳”的核反应必须在极高温度下,使参与核反应的原子核间的距离接近到10-15
m的范围以内才能够发生
解析人造太阳的核反应是氘核和氚核进行的核聚变反应,A错误,C正确;核聚变过程中出现质量亏损,根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2可求出核反应释放的能量,B正确;聚变反应必须在极高温度下,使参与核反应的原子核间的距离接近到10-15
m的范围以内才能够发生,故D正确。
答案BCD
能力提升
1.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.3
MeV
的能量,当三个α粒子结合成一个碳(C)核时,放出7.26
MeV的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时,释放的能量约为( )
A.21.04
MeV
B.35.56
MeV
C.77.64
MeV
D.92.16
MeV
解析6个中子和6个质子可结合成3个α粒子,放出能量3×28.3
MeV=84.9
MeV,3个α粒子再结合成一个碳核,放出7.26
MeV能量,故6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放能量为84.9
MeV+7.26
MeV=92.16
MeV。
答案D
2.两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量mD=2.013
6
u,氦核质量mHe=3.015
0
u,中子质量mn=1.008
7
u。
(1)计算释放出的结合能;
(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35
MeV,它们正撞发生聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?
解析(1)核反应方程为Hen
反应质量亏损Δm=2mD-mHe-mn=0.003
5
u。
由质能方程得释放核能ΔE=Δm×931.5
MeV=0.003
5×931.5
MeV=3.26
MeV。
(2)将两氘核作为一个系统,
由动量守恒定律有0=mHevHe+mnvn
①
由能量守恒定律有mHemn=ΔE+2Ek0
②
由①②代入数据可得EkHe=0.99
MeV,
Ekn=2.97
MeV。
答案(1)3.26
MeV (2)0.99
MeV 2.97
MeV
3.现有的核电站常用的核反应之一是:
Nd+Zr+n+e+
(1)核反应方程中的是反中微子,它不带电,质量数为零,试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数。
(2)已知铀核的质量为235.043
9
u,中子的质量为1.008
7
u,钕(Nd)核的质量为142.909
8
u,锆核的质量为89.904
7
u,试计算1
kg铀235裂变释放的能量为多少焦耳?(已知1
u质量相当于931.5
MeV的能量,1
u=1.660
6×10-27
kg,不考虑核反应中生成的电子的质量)
解析(1)锆的电荷数Z=92-60+8=40,质量数A=236-146=90。
(2)1
kg铀235中铀核的个数为
n==2.56×1024(个)
不考虑核反应中生成的电子质量,1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm=0.212
u,释放的能量为
ΔE=0.212×931.5
MeV=197.5
MeV
则1
kg铀235完全裂变释放的能量为
E=nΔE=2.56×1024×197.5
MeV=5.056×1026
MeV=8.1×1013
J。
答案(1)40 90 (2)8.1×1013(共45张PPT)
4.核裂变与核聚变
学习目标
1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件。
2.了解裂变反应堆的工作原理及核电站和核能利用的优缺点。
3.掌握核聚变的定义及发生条件。
4.会判断和书写核裂变、核聚变方程,能计算核反应释放的能量。
思维导图
必备知识
自我检测
一、核裂变
1.核裂变
重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新核,并放出核能的过程。
2.铀核裂变
用中子轰击铀核时,铀核发生裂变,其产物是多种多样的,其中一种典型的反应是
3.链式反应
当一个中子引起一个重核裂变后,裂变释放的中子再引起其他重核裂变,且能不断继续下去,这种反应叫核裂变的链式反应。
4.链式反应的条件
发生裂变物质的体积大于临界体积,裂变物质的质量大于临界质量。
必备知识
自我检测
二、核电站
1.核能释放的控制
通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆。
2.慢化剂
反应堆中,为了使裂变产生的快中子减速,在铀棒周围要放“慢化剂”,常用的慢化剂有石墨、重水和普通水。
?
3.控制棒
为了控制反应速度,还需要在铀棒之间插进一些镉棒,它吸收中子的能力很强,反应过于激烈时,可将其插入深一些,多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些,这种镉棒叫作控制棒。
必备知识
自我检测
4.能量输出
核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高,水或液态的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。
5.核能发电的效益
一座百万千瓦级的核电站,每年只消耗30
t左右的浓缩铀,而同样功率的火电站,每年要烧煤2.5×106
t。?
6.核污染的处理
为避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染,在反应堆外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽核裂变产物放出的各种射线,核废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下。
必备知识
自我检测
三、核聚变
1.定义
两个轻核结合成质量较大的核的反应。
2.条件
(1)轻核的距离要达到10-15
m以内。?
(2)聚变可以通过高温来实现,因此又叫热核反应。
必备知识
自我检测
3.核反应举例
(1)目前,热核反应主要应用在核武器上,如氢弹。
(2)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着,太阳就是一个巨大的
热核反应堆。
(3)典型的核聚变:一个氘核和一个氚核的聚变,
该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3~4倍。
必备知识
自我检测
4.聚变与裂变相比有很多优点
(1)轻核聚变产能效率高。
(2)地球上聚变燃料的储量丰富。
(3)轻核聚变更为安全、清洁。
5.实现核聚变的方法
(1)难点:地球上没有任何容器能够经受核聚变需要的高温。
(2)方案:科学家设想了两种方案,即磁约束和惯性约束,环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
必备知识
自我检测
1.正误判断
(1)铀核的裂变是一种天然放射现象。( )
(2)铀块的质量大于或等于临界质量时链式反应才能不停地进行下去。( )
(3)中子的速度越快,越容易发生铀核裂变。( )
(4)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度。( )
(5)铀核裂变的产物是钡和氪,且固定不变,同时放出三个中子。
( )
(6)核反应堆用过的核废料无毒无害。( )
(7)核聚变时吸收能量。( )
必备知识
自我检测
(8)核聚变平均每个核子放出的能量,比裂变反应中平均每个核子放出的能量大。( )
(9)轻核聚变比裂变更安全、清洁。( )
(10)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受热核反应所需的温度。( )
答案(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)√ (10)√
必备知识
自我检测
2.(多选)关于裂变反应,下列说法正确的是( )
A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分
B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C.铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分
D.所有重核用中子轰击均能发生裂变反应
解析用中子轰击
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀核裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
答案BC
必备知识
自我检测
3.(多选)以下核反应方程中属于核聚变的是( )
解析轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应,称为核聚变。
答案ACD
必备知识
自我检测
4.(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,裂变时可放出能量,故A正确;镉棒吸收中子的能力很强,作用是调节中子数目以控制反应速度,即控制反应堆功率,故B正确;慢中子最容易引发核裂变,所以在快中子碰到铀棒前要进行减速,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
探究一
探究二
探究三
随堂检测
核裂变
情境探究
1.秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站,地处浙江省嘉兴市海盐县。秦山核电站1991年12月15日并网发电,1994年投入商业运营。经过多年的安全稳定运行,秦山地区尚未发现因核电站运行引起的放射性污染,周围地区民众对秦山核电厂运行给予了良好的评价,秦山核电站的建成发电,结束了中国大陆无核电的历史,实现了零的突破,使我国成为继美、英、法、俄、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。核能与常规能源相比,具有哪些优势?
要点提示核原料提供的能量巨大,核原料的储量丰富,核原料的运输和储存方便,核电站具有清洁卫生、对环境的污染小、成本低、可采储量大的优点。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.
如图所示为核裂变示意图。
(1)重核裂变是一种天然现象吗?
(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗?
要点提示重核的裂变不能自发地进行,只能发生在人工控制的核反应中,只有达到链式反应的条件时,才会发生重核的裂变。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
1.铀核的裂变和裂变方程
(1)核子受激发:当中子进入铀235后,便形成了处于激发状态的复核,复核中由于核子的激烈运动,使核变成不规则的形状。
(2)核子分裂:核子间的距离增大,因而核力迅速减弱,使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块,同时放出2或3个中子,这些中子又引起其他铀核裂变,这样,裂变就会不断地进行下去,释放出越来越多的核能。
(3)常见的裂变方程:
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.链式反应的条件
(1)铀块的体积大于临界体积。
(2)铀块的质量大于临界质量。
闪光语录铀核裂变为中等质量的原子核,发生质量亏损,所以放出能量。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析根据电荷数守恒和质量数守恒可得:A=235+1-90-10=136,电荷数为Z=92-54=38,故A正确,B错误;质量亏损Δm=mU-mSr-mXe-9mn,根据质能方程可得释放的核能ΔE=Δmc2=(mU-mSr-mXe-9mn)c2,故C、D错误。故选A。
答案A
规律方法
裂变问题的分析方法
1.对于裂变问题,要知道是什么原子核发生了裂变,写出原子核的裂变方程,应该注意裂变方程的质量数和电荷数守恒;更应该注意的是,原子核的裂变方程必须是能够实际发生的,不能随意编造,并不是所有满足质量数和电荷数守恒的方程都能发生。
2.根据质能方程ΔE=Δmc2,由反应前后原子核的质量亏损,可以计算出一个原子核裂变时释放的能量。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
变式训练1(2020河南洛阳模拟)原子弹和核能发电的工作原理都是核裂变。一种典型的铀核裂变的核反应方程是
A.X原子核中含有86个中子,裂变后的总质量数减少
B.X原子核中含有144个核子,裂变后的总质量不变
C.X原子核中含有144个核子,裂变后的总质量减少
D.X原子核中含有86个中子,裂变后的总质量数增加
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析铀核裂变反应过程中,质量数守恒,X的质量数235+1-89-3=144,可知X原子核中含有144个核子;电荷数守恒,92-36=56,所以X中的中子数为144-56=88,即X原子核中含有88个中子,在核反应的过程中,质量数是守恒的。总质量数既不减小,也不增加,存在质量亏损,故C正确,A、B、D错误。
答案C
探究一
探究二
探究三
随堂检测
反应堆与核电站
情境探究
1.16世纪初,麦哲伦完成了环球旅行,但损失惨重,五艘船舰只剩下一艘,265人只有18人生还。四个世纪后,有核潜艇也环绕地球一周,不过这次航行全部在水下进行,为什么核潜艇有如此强大的航海本领?
要点提示核潜艇是利用核反应堆作为动力装置,核反应堆和蒸汽发生器装在舰体的堆仓内,核反应堆靠裂变释放大量的能量,使冷却水达到较高的温度,在蒸汽发生器里产生蒸汽,驱动装在机舱内的蒸汽轮机推动核潜艇前进,由于反应堆运行不需要来自水面上的空气,所以核潜艇能够长时间在水下航行。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.下图为核电站工作流程示意图。
(1)核电站的核心设施是什么?
(2)核电站是如何实现能量的转化与转移的?
探究一
探究二
探究三
随堂检测
要点提示(1)核电站的核心设施是核反应堆。
(2)通过热交换器将核反应中产生的热量输送出来,推动汽轮机工作。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
1.核电站的主要组成
核电站的核心设施是核反应堆,反应堆用的核燃料是铀235,它的主要部件列表如下:
部件名称
慢化剂
控制棒
热循环介质
保护层
采用的
材料
石墨、重水或普通水(也叫轻水)
镉
水或液态钠
很厚的水泥外壳
作用
降低中子速度,便于铀235吸收
吸收中子,控制反应速度
把反应堆内的热量传输出去
屏蔽射线,防止放射性污染
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.反应堆的工作原理
(1)在核电站中,核反应堆是热源,右图为简化的核反应堆示意图:铀棒是燃料,由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%~4%)制成,石墨(重水)为慢化剂,使反应生成的快中子变为慢中子,便于铀235的吸收,发生裂变,慢化剂附在铀棒周围。
(2)镉棒的作用是吸收中子,控制反应速度,所以也叫控制棒。控制棒插入深一些,吸收中子多,反应速度变慢,插入浅一些,吸收中子少,反应速度加快,采用电子仪器自动调节控制棒的升降,就能使反应堆安全正常地工作。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
(3)核反应释放的能量大部分转化为内能,这时通过水、液态钠等作冷却剂,在反应堆内外循环流动,把内能传输出去,用于推动蒸汽机,使发电机发电。发生裂变反应时,会产生一些有危险的放射性物质,很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面。
3.核电站发电的优点
(1)消耗的核燃料少。
(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大,所能提供的能量大。
(3)对环境的污染要比火力发电小。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
实例引导
例2
利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少,但功率却很大,目前,核能发电技术已经成熟,我国已经具备了发展核电的基本条件。
(2)一座100万千瓦的核电站,每年需要多少浓缩铀?已知铀核的质量为235.043
9
u,氙核质量为135.907
2
u,锶核的质量为89.907
7
u。
1
u=1.66×10-27
kg,中子的质量为1.008
7
u,浓缩铀中铀235的含量占2%。(结果保留2位有效数字,NA=6.02×1023
mol-1)
探究一
探究二
探究三
随堂检测
探究一
探究二
探究三
随堂检测
变式训练2如图是慢中子反应堆的示意图,对该反应堆,下列说法中正确的是( )
A.铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B.快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少,变成慢中子,慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应
C.控制棒由镉做成,当反应过于激烈时,使控制棒插入浅一些,让它少吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些
D.要使裂变反应更激烈一些,应使控制棒插入深一些,使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子,链式反应的速度就会快一些
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析快中子容易与铀235擦肩而过,快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少,变成慢中子,慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应,选项B正确,A错误;控制棒由镉做成,镉吸收中子的能力很强,当反应过于激烈时,使控制棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些,选项C、D错误。
答案B
探究一
探究二
探究三
随堂检测
核聚变
情境探究
万物生长靠太阳,太阳在我们日常生活中是不可替代的,它提供给地球足够的能源,如果太阳一旦没有了,那么地球上的一切生物都将随之消失。
你知道太阳的能量来源吗?
要点提示来源于太阳内部的核聚变反应。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
1.聚变发生的条件
要使轻核聚变,必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15
m,这要克服电荷间强大的斥力作用,要求使轻核具有足够大的动能,有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温。
2.轻核聚变是放能反应
从比结合能的图线看,轻核聚变后比结合能增加,因此聚变反应是一个放能反应。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
3.核聚变的特点
(1)在消耗相同质量的核燃料时,轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。
(2)热核反应一旦发生,就不再需要外界给它能量,靠自身产生的热就可以使反应进行下去。
(3)普遍性:热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着,太阳就是一个巨大的热核反应堆。
4.核聚变的应用
(1)核武器——氢弹:一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置。它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸。
(2)可控热核反应:目前处于探索阶段。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
5.重核裂变与轻核聚变的区别
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个或多个中等质量的原子核,放出核能
两个轻核结合成质量较大的原子核,放出核能
原料的蕴藏量
核裂变燃料铀在地球上储量有限,尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%
主要原料是氘,氘在地球上的储量非常丰富
可控性
速度比较容易进行人工控制,现在的核电站都是用核裂变反应释放核能
目前,除氢弹以外,人们还不能控制它
探究一
探究二
探究三
随堂检测
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
闪光语录热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着,太阳就是一个巨大的热核反应堆。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
实例引导
例3
(2020北京朝阳区二模)太阳能源于其内部的聚变反应,太阳质量也随之不断减少。设每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氦核,太阳每秒钟辐射的能量约为4.0×1026
J,下列说法正确的是( )
A.该聚变反应在常温下也容易发生
B.太阳每秒钟减少的质量约4.4×109
kg
D.目前核电站采用的核燃料主要是氢核
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析核聚变反应也叫热核反应,聚变反应必须在很高的温度下才能发生,温度要达到几百万开尔文才可以,故A错误;根据ΔE=Δmc2可得太阳每秒钟减少的质量约为
=4.4×109
kg,故B正确;根据氢核的聚变过程中,质量数和电荷数守恒可知其反应方程为
,故C错误;目前核电站采用的核燃料主要是铀原子核,因为重核裂变反应是可控的,故D错误。
答案B
探究一
探究二
探究三
随堂检测
变式训练3关于轻核聚变释放核能,下列说法正确的是( )
A.一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B.聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大
C.聚变反应中粒子的比结合能变小
D.聚变反应中由于形成质量较大的核,故反应后质量增大
解析在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多,故A错误;由于聚变反应中释放出巨大的能量,则比结合能一定增加,质量发生亏损,故C、D错误。
答案B
探究一
探究二
探究三
随堂检测
1.(多选)日本福岛第一核电站在地震后,数秒内就将控制棒插入核反应堆芯,终止了铀的裂变链式反应。但海啸摧毁了机组的冷却系统,因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量,核燃料棒温度不断上升,对周边环境产生了巨大的危害。则下列说法正确的是( )
A.控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制
B.控制棒插入核反应堆芯后,被吸收的中子数量变多
C.核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大
D.核泄漏中放射性物质对人类是有害的
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析控制棒通过吸收中子来实现对核反应速度的控制,选项A、B正确;泄漏中放射性物质对周边环境产生了巨大的危害,选项D正确;因为是核裂变反应且有能量释放,可知铯、钡等原子的质量比铀原子质量小,故C错误。
答案ABD
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.1938年哈恩用中子轰击铀核,发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。下列关于这个实验的说法中正确的是( )
B.这是一个核裂变过程,反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和
C.这个反应中释放出来的能量可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算
D.实验中产生的γ射线穿透能力极强
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析根据质量数守恒、电荷数守恒,铀核裂变的核反应方程应为
,选项A错误;铀核裂变过程中产生γ射线,放出能量,发生质量亏损,释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算,选项B、C错误;核反应中产生的γ射线,穿透能力极强,是能量极高的光子,选项D正确。
答案D
探究一
探究二
探究三
随堂检测
3.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量
mH=1.007
3
u,中子质量mn=1.008
7
u,氚核质量mT=3.018
0
u。
(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?
(2)质量亏损Δm=mH+2mn-m=(1.007
3+2×1.008
7-3.018
0)u
=0.006
7
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。
