1、6. 核 裂 變,第十九章 原子核,重點：1.裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及裂變方程的書寫. 2.了解核反應(yīng)堆和核能的應(yīng)用. 難點：臨界質(zhì)量和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度的控制.,一、核裂變 1.核裂變：重核被中子轟擊后分裂成兩個質(zhì)量差不多的新原 子核，并放出核能的過程. 2.鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多 種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是23592U+10n 14456Ba+ 8936Kr+310n.,1938年12月，德國物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，向核能的利用邁出了第一步,常見的裂變方程： 23592U+10n13654Xe+9038Sr+1010n 23592U

2、+10n14156Ba+9236Kr+310n,重核裂變的實質(zhì)： (1)重核裂變是中子轟擊質(zhì)量數(shù)較大的原子核，使之分裂成中等質(zhì)量的原子核，同時釋放大量的能量，放出更多的中子的過程. (2)重核的裂變是放能核反應(yīng)，原因是核反應(yīng)前后質(zhì)量有虧損，根本原因是重核的比結(jié)合能相比中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能要小.所以在重核分解為兩個中等質(zhì)量核的過程中要釋放能量，而且釋放的能量遠(yuǎn)大于它俘獲中子時得到的能量.,二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 3.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)一個中子引起一個重核裂變后，裂變釋放的中 子再引起其他重核裂變，且能不斷繼續(xù)下去，這種反應(yīng)叫核裂 變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng). 4.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于臨界體積或裂 變物質(zhì)的

3、質(zhì)量大于臨界質(zhì)量.,三、核電站 1.核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆，它主要 由以下幾部分組成： (1)燃料：鈾棒. (2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用石墨、重 水或普通水作慢化劑. (3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法調(diào)節(jié)中子 的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘吸收中子 的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度.,2.工作原理：核燃料裂變釋放能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高. 3.能量輸出：利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外 循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電. 4.核污染的處理：為避免射線對人體的傷害和放射性物質(zhì)對 水源、空氣和工作場所造成

4、的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需 要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線， 核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下.,【要點整合】 1.反應(yīng)堆工作原理 (1)在核電站中，核反應(yīng)堆是熱源，如圖為簡化的核反應(yīng)堆示意圖：鈾棒是燃料，由天然鈾或濃縮鈾(鈾235的含量占2%4%)制成，石墨(重水)為慢化劑，使反應(yīng)生成的快中子變?yōu)槁凶樱阌阝?35的吸收，發(fā)生裂變，慢化劑附在鈾棒周圍.,(2)鎘棒的作用是吸收中子，控制反應(yīng)速度，所以也叫控制棒.控制棒插入深一些，吸收中子多，反應(yīng)速度變慢，插入淺一些，吸收中子少，反應(yīng)速度加快，采用電子儀器自動調(diào)節(jié)控制棒的升降，就能使反應(yīng)堆安全正常地工作. (3)核反應(yīng)釋放的能量大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時通過水、液態(tài)鈉等作冷卻劑，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，把內(nèi)能傳輸出去，用于推動蒸汽機(jī)，使發(fā)電機(jī)發(fā)電.發(fā)生裂變反應(yīng)時，會產(chǎn)生一些有危險的放射性物質(zhì)，很厚的水泥防護(hù)層可以防止射線輻射到