1、第六節(jié)核心_裂縫_變化重核分裂探索新知識(shí)的基礎(chǔ)練習(xí)1 .裂變定義重核分裂成質(zhì)量小的核，放出原子能的反應(yīng)。2 .鈾核裂變中子撞擊鈾核時(shí)，鈾核分裂，其產(chǎn)物多樣，其典型反應(yīng)為U nBa Kr 3n。3 .連鎖反應(yīng)一個(gè)中子引起一個(gè)重核分裂后，由核分裂放出的中子可以再引起另一個(gè)重核分裂并繼續(xù)，這種反應(yīng)被稱為核分裂的連鎖反應(yīng)。4 .連鎖反應(yīng)的條件所產(chǎn)生裂變材料的體積在臨界體積以上，或裂變材料的質(zhì)量在臨界質(zhì)量以上。“辨別是非”(正確的區(qū)分“”、錯(cuò)誤的區(qū)分“”)1 .裂變反應(yīng)不是質(zhì)量保存而是質(zhì)量數(shù)保存，同時(shí)還是電荷數(shù)保存。 ()2 .裂變材料的體積不超過(guò)臨界體積的話，連鎖反應(yīng)就不能順利進(jìn)行。 ()練習(xí)解釋困難

2、的地方1 .鈾核的裂變和連鎖反應(yīng)(1)哈恩的發(fā)現(xiàn)：1938年12月，德國(guó)物理學(xué)家赫恩和斯特拉曼利用中子撞擊鈾核時(shí)，發(fā)現(xiàn)鈾核分裂，向原子能的利用邁出了第一步。(二)裂變解釋：核被激發(fā)：芯子進(jìn)入鈾235，形成處于激發(fā)狀態(tài)的研究，由于研究中的核的激烈運(yùn)動(dòng)，核變成不規(guī)則的形狀。核分裂：由于核間距離增大，核力迅速減弱，原子核由于質(zhì)子間的斥力分裂成幾塊，同時(shí)放出23個(gè)中子，這些中子又引起其他鈾核分裂，由此核分裂不斷進(jìn)行，放出越來(lái)越多的原子。能量：鈾核分裂是中質(zhì)量的原子核，由于產(chǎn)生質(zhì)量損失，釋放能量。 一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)核釋放的能量約為1 MeV，鈾235的全裂變釋放能量相當(dāng)于2 800 t的優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)釋放的

3、能量。 裂變時(shí)發(fā)生數(shù)萬(wàn)度的高溫。(三)鈾裂變條件：鈾核的核分裂只能由人為的核反應(yīng)引起，在自然界中不是自發(fā)地引起核分裂，而是引起崩潰。為了使鈾發(fā)生核分裂，首先利用中子撞擊鈾核，使其分裂，放出更多的中子，這些中子撞擊更多的鈾核，產(chǎn)生更多的中子，形成連鎖反應(yīng)。連鎖反應(yīng)速度快，如果不加以控制，能量瞬間急劇釋放，引起爆炸(原子彈等)。 如果用一定的方法控制的話，這個(gè)巨大的能量(核電站，核潛艇等)可以和平利用。維持核分裂的連鎖反應(yīng)需要一定的條件(1)需要有足夠濃度的鈾235。(2)需要足夠數(shù)量的低速中子。(3)鈾塊的體積必須在臨界體積以上。試技1 .在連鎖反應(yīng)中，重核分裂時(shí)放出的能夠持續(xù)進(jìn)行核分裂的粒子是

4、()a .質(zhì)子b .中子C.粒子D.粒子分析：選擇b重核的核分裂需要中子的碰撞，在連鎖反應(yīng)中，不斷發(fā)射的快中子可以不斷進(jìn)行核分裂，b項(xiàng)是正確的。核電站探索新知識(shí)的基礎(chǔ)練習(xí)1 .核電站的定義核電站利用原子能發(fā)電，其核心設(shè)施是原子爐，主要由以下部分構(gòu)成(1)燃料：鈾棒。(2)緩變劑：鈾235捕獲慢中子易反應(yīng)，采用石墨、重水或普通水作為緩變劑。(3)控制棒：為了控制能量釋放速度，考慮減少中子數(shù)量的方法，在原子爐中插入鎘棒的方法，利用鎘吸收中子的特性，很容易控制連鎖反應(yīng)的速度。2 .工作原理核燃料分裂釋放能量，使反應(yīng)區(qū)的溫度上升。3 .能量輸出利用水和液態(tài)金屬鈉等流體在原子爐內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，輸送原子爐內(nèi)

5、的熱量，用于發(fā)電。4 .核污染的處理為了避免放射線對(duì)人體的傷害和放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所的放射性污染，有必要在原子爐外面建設(shè)厚的水泥層，屏蔽核分裂反應(yīng)放出的各種放射線。 核廢棄物具有強(qiáng)放射性，需要放入特制的容器，深深埋入地下?！氨鎰e是非”(正確的區(qū)分“”、錯(cuò)誤的區(qū)分“”)1 .核廢料具有強(qiáng)放射性，需要深埋地下。 ()2 .核能發(fā)電造成的污染很少。 ()練習(xí)解釋困難的地方原子核的連鎖反應(yīng)可以在人工控制下進(jìn)行，可以比較緩慢地放出原子能，放出的原子能可以為人類的和平建設(shè)服務(wù)。 裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表所示構(gòu)成要素材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾(u )提供核燃料緩變劑(減速劑)石墨、

6、重水或普通水使裂變產(chǎn)生的快中子減速控制棒鎘元素吸收減速的中子，控制反應(yīng)速度反射層石墨阻止中子逃逸熱交換器水產(chǎn)生高溫蒸汽，推進(jìn)渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電防護(hù)層金屬套管和鋼筋混凝土防止輻射侵害人體和其他生物體特別注意(一)核電站不排放二氧化碳、氮氧化物等導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨的氣體和煙塵，有利于環(huán)境保護(hù)。(2)為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核電站一般有4個(gè)安全屏障，大幅度提高了核利用的安全性。試技2 .鎘棒在核反應(yīng)堆中的作用是()a .使快中子變成慢中子b .使慢中子變成快中子c .加快反應(yīng)速度d .控制反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的速度分析：選擇d的話，在原子爐中石墨起到將高速中子變成低速中子的作用，鎘棒起到吸收中子，快

7、速調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的作用。 d是正確的。重核分裂的理解關(guān)于重核的分裂，以下說(shuō)法正確的是()a .裂變釋放的能量等于捕獲中子時(shí)獲得的能量b .中子從鈾塊通過(guò)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)c .重核分裂釋放大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量損失，因此核數(shù)必須減少d .重核分裂為中等質(zhì)量的核時(shí)，產(chǎn)生質(zhì)量損失，必須釋放原子能分析選擇d根據(jù)重核發(fā)生核分裂的條件和核分裂釋放能的原理分析，是核分裂時(shí)鈾核捕獲中子發(fā)生核反應(yīng)，原子能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量的過(guò)程。 其釋放的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)等于捕獲中子時(shí)吸收的能量。 連鎖反應(yīng)是有條件的，也就是說(shuō)鈾塊的體積必須在它的臨界體積以上。 體積越小，中子穿過(guò)鈾塊時(shí)，如果不接觸原子核就不會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)。 在

8、核分裂反應(yīng)中，由于質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都保存，也就是說(shuō)核數(shù)保存，所以核數(shù)不減少。 因此，選項(xiàng)a、b、c都是錯(cuò)誤的。 重核分裂成為中質(zhì)量的原子核的話，會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量損失，釋放出原子能，所以成為d對(duì)。核能的修正算法典型例2 已知u與中子碰撞時(shí)發(fā)生核分裂，產(chǎn)生Ba和Kr，同時(shí)釋放能量，鈾核分裂時(shí)釋放的能量為200 MeV。(1)寫核反應(yīng)方程式。(2)假設(shè)現(xiàn)在建設(shè)發(fā)電電力為5105 kW的核電站，把鈾235作為核燃料，把核分裂產(chǎn)生的能量的一半轉(zhuǎn)換為電能，這個(gè)核電站一天消耗鈾235千克嗎？ (阿伏伽德羅常數(shù)為NA=6.01023 mol-1 )(1)核反應(yīng)方程式為unba kr3n 200毫升。(2)核電站每天發(fā)

9、電的電能，E1=Pt=5108243.6103 J=4.321013 J鈾裂變釋放的總能量E2=2E1=8.641013 J鈾核裂變時(shí)釋放的能量E0=200 MeV=3.210-11 J，鈾核的物質(zhì)量n=摩爾=4. 5摩爾因此，一天所消耗的u的質(zhì)量m=nm=4. 5235克-1. 06公斤。解答，解答，解答。(2)1.06 kg公斤重核分裂釋放出的原子能，修正方法與先前介紹的幾乎相同，具體可以從以下3個(gè)方面進(jìn)行。(1)由愛(ài)因斯坦的質(zhì)量能方程式進(jìn)行修正。 核分裂反應(yīng)中的質(zhì)量損失(m )的千克數(shù)乘以真空中的光速(c=3108 m/s )的平方，即E=mc2。(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u )相當(dāng)于9

10、31.5兆電子伏特(MeV )的能量進(jìn)行修正。 裂變反應(yīng)中質(zhì)量損失的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即E=m(u)931.5 MeV。(3)根據(jù)原子能的轉(zhuǎn)化量進(jìn)行修正。典型例3鈾核分裂的許多可能的核反應(yīng)之一是U nBa Kr 3n。(1)試著修正鈾235原子核分裂后放出的能量。(u、Ba、Kr、n的質(zhì)量分別為235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u )(2)鈾235原子核1kg發(fā)生上述核分裂時(shí)，能釋放多少原子能？ 相當(dāng)于燃燒多少煤放出的能量？ (煤的熱值為2.94107 J/kg )(1)裂變反應(yīng)中的質(zhì)量損失m=(235.0439-140.

11、9139-91.8973-21.0087 ) u=0. 215 u鈾235原子核分裂釋放的能量e=0. 215 3931.5毫升200.6毫升。(2)鈾2351kg中的鈾核的個(gè)數(shù)，N=2.561024鈾235原子核分裂時(shí)釋放的總能量e=ne=2. 561024200.6毫升5.141026 MeV8.21013 J設(shè)q為煤的熱值，m為煤的質(zhì)量，則E=qMm=公斤-2. 8103噸?；卮? (1)200.6 MeV (2)8.21013 J 2.8103 t上課固定要點(diǎn)關(guān)于鈾核分裂，下述說(shuō)法正確的是()a .鈾裂變的產(chǎn)物多種多樣，但只有兩片b .鈾核裂變時(shí)可同時(shí)發(fā)射2-3個(gè)中子c .為了使裂變的

12、連鎖反應(yīng)變得容易，最好使用濃縮鈾d .鈾團(tuán)的體積不影響連鎖反應(yīng)的發(fā)生分析： BC鈾核受到中子的碰撞，引起核分裂，核分裂的產(chǎn)物多種多樣，分裂成兩個(gè)的情況也多，分裂成多個(gè)，也有發(fā)射幾個(gè)中子的情況。 鈾235受到中子碰撞時(shí)，核分裂的概率高，捕獲各種能量的中子引起核分裂，而鈾238捕獲的能量只有1 MeV，因此選項(xiàng)b、c是正確的。2 .利用重核分裂釋放原子能時(shí)選擇鈾235，主要原因是()a .核裂變釋放的原子能比其他重核裂變釋放的原子能多b .可能分裂成三個(gè)或四個(gè)c .自動(dòng)分裂，與體積無(wú)關(guān)d .容易形成連鎖反應(yīng)解析：選擇d鈾235比較容易發(fā)生核分裂，鈾235一發(fā)生核分裂就會(huì)生成2或3個(gè)中子，中子再次與

13、鈾核碰撞發(fā)生連鎖反應(yīng)，但要發(fā)生連鎖反應(yīng)鈾塊的體積必須在臨界體積以上，所以選擇a、b、c是錯(cuò)誤的3 .關(guān)于在原子爐中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，以下說(shuō)法正確是()a .鎘棒發(fā)射中子，通過(guò)發(fā)射中子的量來(lái)控制反應(yīng)速度b .用鎘棒插入的量控制快中子變成慢中子的量c .利用鎘棒吸收中子的能力強(qiáng)的特征，根據(jù)插入的量控制中子的數(shù)量鎘棒具有阻礙鈾核分裂的作用，利用與鈾的接觸面積的大小來(lái)控制反應(yīng)速度分析：選擇c鎘棒不能發(fā)射中子，也不能減慢中子，也不妨礙鈾核分裂，利用鎘棒對(duì)中子的吸收能力強(qiáng)的特征，控制中子的數(shù)量控制核反應(yīng)速度，所以選擇c是正確的。4 .在下一次核反應(yīng)中，表示核分裂的是()日本航空B.CN e巴基斯坦

14、三號(hào)航空母艦日本航空解析c核選擇反應(yīng)有4種不同種類的核反應(yīng)，它們分別為衰變、人工轉(zhuǎn)移、重裂變、輕核聚變，其中衰變有衰變、衰變等。 UTh He是衰變，CN e是衰變，Be HeC n是人工轉(zhuǎn)變，只有c選項(xiàng)是重核分裂。類別總結(jié)課程中跟蹤檢查部17一、個(gè)別選擇問(wèn)題1.1938年哈恩用中子撞擊鈾核(92U )，發(fā)現(xiàn)了原子核鋇(56Ba )、氪(Kr )、中子和射線。 關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的以下說(shuō)法中正確的是()a .該實(shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程式為92U n56Ba Kr nb .這是核分裂過(guò)程，反應(yīng)后的粒子質(zhì)量之和大于反應(yīng)前的粒子質(zhì)量之和c .這個(gè)反應(yīng)釋放的能量不能用愛(ài)因斯坦的質(zhì)量能方程式進(jìn)行修正d .實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的

15、射線透射能力極強(qiáng)解析：選擇d根據(jù)質(zhì)數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，鈾核分裂的核反應(yīng)方程式為92U n56Ba Kr 3n，選擇a是錯(cuò)誤的。 在鈾核裂變過(guò)程中產(chǎn)生射線，釋放能量，產(chǎn)生質(zhì)量損失，釋放的能量根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)量能量方程式進(jìn)行修正，選項(xiàng)b、c是在錯(cuò)誤的核反應(yīng)中產(chǎn)生的射線，是透射能力極強(qiáng)、能量極高的光子2 .一個(gè)92U在中子碰撞下發(fā)生一個(gè)可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為92U nX Sr 2n，以下說(shuō)法正確()。A.X的原子核包含86個(gè)中子B.X的原子核包含141個(gè)核c .核裂變釋放能量，產(chǎn)生質(zhì)量損失，因此核裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少D.U是天然放射性元素，半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的變化，半衰期有可能變短

16、或變長(zhǎng)解析：選擇a依電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)保存，x的原子核有92-38=54個(gè)質(zhì)子，235 1-94-2=140個(gè)核，140-54=86個(gè)中子，a項(xiàng)正確，b項(xiàng)錯(cuò)誤。 裂變過(guò)程的總質(zhì)量數(shù)守恒、c項(xiàng)錯(cuò)誤半衰期由核本身的因素決定，與外界條件無(wú)關(guān)，d項(xiàng)是錯(cuò)誤的。3 .中國(guó)秦山核電站的第三期工程有兩個(gè)60萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能源于u的核分裂，現(xiàn)在有四種說(shuō)法。U原子核有92個(gè)質(zhì)子，143個(gè)中子U的可裂變?cè)映蔀閮蓚€(gè)中質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為U nXe Sr 2nU為天然放射性元素，常溫下的半衰期約為45億年，溫度上升半衰期變短一個(gè)u核裂變能釋放200 MeV的能量，共3.210-11J。以上說(shuō)法中完全正確的是()A.B.C. D.解析：選擇d從u的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)的關(guān)系容易明白正確的核反應(yīng)方程式中的電荷數(shù)保存和質(zhì)量數(shù)保存知道正確的半衰期不受外部因素干擾糾錯(cuò)運(yùn)算容易明白正確，所以答案是d。4 .裂變反應(yīng)釋放的能量來(lái)源于()a .從核消失到能源b .原子中的電子和原子核之間的電勢(shì)減少c .入射的中子消失，轉(zhuǎn)化為能量d .原子核的比結(jié)合能變大，放出能量解析：由于在選擇d發(fā)生核分裂反應(yīng)的過(guò)程中，核數(shù)被保存，中子也不消失，所以a、c是從原子核內(nèi)部產(chǎn)生錯(cuò)誤的能量，重核分裂成中質(zhì)量的原