魯科版高中物理選修35課件核裂變課件2

第2節(jié)核裂變第2節(jié)核裂變1．知道重核裂變能放出能量，并能計算核能，知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．2．知道什么是核裂變．3．了解鈾核的裂變特點．4．了解核電站的工作原理.1．知道重核裂變能放出能量，并能計算核能，知道鏈?zhǔn)揭?、重核的的裂變定義：重核用中子轟擊，分裂成質(zhì)量相近的兩部分，并

釋放_____的核反應(yīng)過程叫做核裂變，核裂變釋放的能

量，稱為裂變能，也稱為_____或_______．核能原子能能量中子一、重核的的裂變核能原子能能量中子二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的____使裂變反應(yīng)一代接一

代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于__________．三、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)堆：用人工的方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，能維持

和控制_______的裝置，叫做核反應(yīng)堆．組成：核反應(yīng)堆包括_____、___________、_________

和_______等部分．其中堆芯又由_______、_______和_______組成．臨界體積核裂變堆芯中子反射層控制系統(tǒng)防護(hù)層燃料棒減速劑冷卻劑中子二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)臨界體積核裂變堆芯中子反射層控制系統(tǒng)防護(hù)層燃料棒(1)燃料：_____；(2)減速劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用_____、_____和_______作減速劑；(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘__________的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．

鈾棒石墨重水普通水吸收中子強(1)燃料：_____；鈾棒石墨重水普通水吸收中子強核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀．核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時放出2～3個中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來越多的核能．一、鈾核的裂變能量：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量．一般說來，平均每個核子放出的能量約為1MeV，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時釋放的能量，裂變時能產(chǎn)生幾萬度的高溫．核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)在天然鈾中，主要有兩種同位素，99.3%的是鈾238，0.7%的是鈾235，中子能引起這兩種鈾核發(fā)生裂變，但它們和中子發(fā)生作用的情況不同．因此，為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好利用純鈾235.因此，為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好利用純鈾235.核電站的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆，反應(yīng)堆用的核燃料是鈾235，它的主要部件列表如下：二、核電站主要組成部件名稱慢化劑控制棒熱循環(huán)介質(zhì)保護(hù)層采用的材料石墨、重水或普通水(也叫輕水)鎘水或液態(tài)鈉很厚的水泥外殼作用降低中子速度，便于鈾235吸收吸收中子，控制反應(yīng)速度把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去屏蔽射線防止放射性污染核電站的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆，反應(yīng)堆用的核燃料是鈾235，它的(1)在核電站中，核反應(yīng)堆是熱源，如圖4－2－1所示為簡化的核反應(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?，便于?35的吸收，發(fā)生裂變，慢化劑附在鈾棒周圍．反應(yīng)堆工作原理圖4－2－1(1)在核電站中，核反應(yīng)堆是熱源，如圖4－2－1所示為簡化的(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，使發(fā)電機發(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外面．(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(1)消耗的核燃料少，一座百萬千瓦級的核電站，一年只消耗濃縮鈾30t左右，而同樣功率的火電站每年要消耗250萬噸優(yōu)質(zhì)煤．(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲量大．(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小．

核電站發(fā)電的優(yōu)點(1)消耗的核燃料少，一座百萬千瓦級的核電站，一年只消耗濃縮

關(guān)于重核的裂變，下列說法正確的是 (

)．A．核裂變時釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B．重核裂變時釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧

損，所以核子數(shù)減少C．鈾核自發(fā)放出α粒子、β粒子時要釋放能量，核電站利

用的就是這一能量D．重核的比結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能，所以重

核裂變成中等質(zhì)量核時，要放出核能，有質(zhì)量虧損【典例1】對核裂變的理解 關(guān)于重核的裂變，下列說法正確的是 ()．【典例1解析核電站利用的是裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所放出的核能．原子核的衰變以及人工核反應(yīng)也要釋放核能，但天然衰變進(jìn)行得非常緩慢，放出的能量也很小，人工無法控制，實用價值不大，原子核的人工轉(zhuǎn)變也放出能量，但作為“炮彈”的粒子擊中原子核的機會太少，這種做法得不償失．所以核能的獲取主要是通過裂變或聚變的途徑．比結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時每個核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子時每個核子平均吸收的能量．重核的比結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能，即將重核分成核子時比中等質(zhì)量核分成核子時每個核子平均吸收的能量小些，可見由重核裂變成兩個中等質(zhì)量的核要放出能量，選項D正確．鈾核解析核電站利用的是裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所放出的核能．原子核的衰變以裂變放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的動能，選項A錯誤．裂變過程遵守質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，B錯誤．衰變是自發(fā)的現(xiàn)象，鈾核衰變后的新核仍是重核，而核電站利用的是裂變核能，選項C錯誤．答案

D借題發(fā)揮重核發(fā)生裂變的條件是：(1)要俘獲慢中子；(2)鈾塊的體積要大于臨界體積．重核裂變放能的原因是：重核核子的平均質(zhì)量大于中等核核子的平均質(zhì)量．裂變放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的動能，選項A錯

關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是 (

)．A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B．中子從鈾塊中通過時，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所

以核子數(shù)要減少D．由于重核的核子質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)

量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時，要發(fā)生質(zhì)量虧

損，放出核能解析根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時因鈾核俘獲中子而發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，其釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時吸收的能量．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于【變式1】 關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是 ()．【變式1】mU＝235.0439u，mn＝1.00867u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u，質(zhì)量虧損為Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.15097u.mU＝235.0439u，mn＝1.00867u，m可見鈾裂變的質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量的，核子數(shù)是不會減少的，因此選項A、B、C均錯．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時，由于平均質(zhì)量減小，會發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能．綜上所述，選項D正確．答案

D可見鈾裂變的質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量的，核子數(shù)是不會減

原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變的一種裝置，它主要由四部分組成 (

)．A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)C．原子燃料、減速劑、碰撞系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)D．原子燃料、中子源、原子能儲存系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)解析原子反應(yīng)堆里用的核燃料是用濃縮鈾(鈾235占3%～4%)制成的鈾棒；鈾235易俘獲慢中子，不易俘獲快中子，必須使用減速劑(如石墨、重水、普通水)，讓快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量減少，變成慢中子；控制【典例2】核電站及組成部分的功能 原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變的一種裝置，它主要由四部調(diào)節(jié)系統(tǒng)是用于調(diào)節(jié)中子的數(shù)目以控制反應(yīng)速度，它是由鎘做成的置放在鈾棒之間的一些控制棒及計算機調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成；冷卻系統(tǒng)靠水或液態(tài)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，同時使反應(yīng)堆冷卻，保證安全．答案

A借題發(fā)揮核電站的核心是核反應(yīng)堆，對反應(yīng)堆的原理和組成應(yīng)記牢是解好此類題目的核心．調(diào)節(jié)系統(tǒng)是用于調(diào)節(jié)中子的數(shù)目以控制反應(yīng)速度，它是由鎘做成的置D．雖然核電站能提供很大的能量，但它對環(huán)境的污染比

火電站嚴(yán)重【變式2】D．雖然核電站能提供很大的能量，但它對環(huán)境的污染比【變式2】答案

B答案B

一個鈾235原子俘獲一個中子后，裂變?yōu)殡?39和鍶94，同時放出三個中子．(1)寫出核反應(yīng)方程并計算出一個鈾核裂變時釋放的核能．已知mU＝235.04394u，mXe＝138.91844u，mSr＝93.91557u，mn＝1.008665u.(2)計算1kg鈾完全裂變可釋放出的能量，其相當(dāng)于多少熱值為2.93×107J/kg的煤完全燃燒時放出的熱量？解析計算重核裂變釋放的核能，首先寫出正確的裂變方程式，計算出裂變前后的質(zhì)量虧損Δm，然后將Δm代入愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，計算出裂變釋放的核能．【典例3】計算裂變反應(yīng)中釋放的核能 一個鈾235原子俘獲一個中子后，裂變?yōu)殡?39和鍶94，同(1)核反應(yīng)方程為該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm＝(mU＋mn)－(mXe＋mSr＋3mn)＝(235.04394＋1.008665)u－(138.91844＋93.91557＋3×1.008665)u＝0.1926u，所以，一個鈾核裂變釋放的核能為ΔE＝0.1926×931.5MeV＝179.4MeV.(2)1kg鈾中含有的鈾核數(shù)為1kg鈾完全裂變共釋放的能量為E＝N·ΔE＝2.562×1024×179.4MeV＝4.60×1026MeV.相當(dāng)于完全燃燒的煤的質(zhì)量為(1)核反應(yīng)方程為答案見解析借題發(fā)揮裂變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．由愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的核能ΔE＝Δmc2.鈾的物質(zhì)的量為235g/mol，1mol鈾含6.02×1023個鈾核，1kg鈾完全裂變可釋放的能量，等于各個鈾核所釋放能量的總和．答案見解析A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c2解析鈾235裂變時的質(zhì)量虧損為Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m由質(zhì)能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2.答案

C【變式3】A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)鈾核裂變時，關(guān)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是 (

)．A．鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無關(guān)B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變

時產(chǎn)生的中子C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

就能夠發(fā)生D．能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾塊的質(zhì)量無關(guān)對核裂變的理解1．鈾核裂變時，關(guān)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是 解析要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積，或質(zhì)量小于臨界質(zhì)量就不會產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變，如果鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積則能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D錯誤，C正確．答案

C解析要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于臨界體積或潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源．(1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼見圖4－2－2(1)．結(jié)合圖4－2－2(2)可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是________．(2)核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后 (

)．A．沉入海底 B．放至沙漠C．運到月球 D．深埋地下核電站及組成部分的功能2．潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一圖4－2－2圖4－2－2(3)圖4－2－2(3)是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當(dāng)胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結(jié)合圖4－2－2(2)分析可知工作人員受到了________射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時，工作人員受到了________射線的輻射．答案

(1)混凝土(2)D

(3)β

γ或β和γ(3)圖4－2－2(3)是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章各個核和中子的質(zhì)量如下：mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27kg.mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg.試寫出核反應(yīng)方程，并計算出反應(yīng)中釋放的核能．解析根據(jù)反應(yīng)前后核的質(zhì)量數(shù)守恒、核電荷數(shù)守恒和反應(yīng)中的能量守恒，就可以寫出核反應(yīng)方程．根據(jù)核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損，用愛因斯坦的質(zhì)能方程就可算出釋放的核能．此鈾核裂變方程為計算裂變反應(yīng)中釋放的核能3．各個核和中子的質(zhì)量如下：計算裂變反應(yīng)中釋放的核能3．則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.3578×10－27kg.由愛因斯坦的質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.3578×10－27×(2.9979×108)2J＝3.2×10－11J.則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為第2節(jié)核裂變第2節(jié)核裂變1．知道重核裂變能放出能量，并能計算核能，知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．2．知道什么是核裂變．3．了解鈾核的裂變特點．4．了解核電站的工作原理.1．知道重核裂變能放出能量，并能計算核能，知道鏈?zhǔn)揭?、重核的的裂變定義：重核用中子轟擊，分裂成質(zhì)量相近的兩部分，并

釋放_____的核反應(yīng)過程叫做核裂變，核裂變釋放的能

量，稱為裂變能，也稱為_____或_______．核能原子能能量中子一、重核的的裂變核能原子能能量中子二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的____使裂變反應(yīng)一代接一

代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于__________．三、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)堆：用人工的方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，能維持

和控制_______的裝置，叫做核反應(yīng)堆．組成：核反應(yīng)堆包括_____、___________、_________

和_______等部分．其中堆芯又由_______、_______和_______組成．臨界體積核裂變堆芯中子反射層控制系統(tǒng)防護(hù)層燃料棒減速劑冷卻劑中子二、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)臨界體積核裂變堆芯中子反射層控制系統(tǒng)防護(hù)層燃料棒(1)燃料：_____；(2)減速劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用_____、_____和_______作減速劑；(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘__________的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．

鈾棒石墨重水普通水吸收中子強(1)燃料：_____；鈾棒石墨重水普通水吸收中子強核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀．核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時放出2～3個中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來越多的核能．一、鈾核的裂變能量：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量．一般說來，平均每個核子放出的能量約為1MeV，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時釋放的能量，裂變時能產(chǎn)生幾萬度的高溫．核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)在天然鈾中，主要有兩種同位素，99.3%的是鈾238，0.7%的是鈾235，中子能引起這兩種鈾核發(fā)生裂變，但它們和中子發(fā)生作用的情況不同．因此，為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好利用純鈾235.因此，為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好利用純鈾235.核電站的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆，反應(yīng)堆用的核燃料是鈾235，它的主要部件列表如下：二、核電站主要組成部件名稱慢化劑控制棒熱循環(huán)介質(zhì)保護(hù)層采用的材料石墨、重水或普通水(也叫輕水)鎘水或液態(tài)鈉很厚的水泥外殼作用降低中子速度，便于鈾235吸收吸收中子，控制反應(yīng)速度把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去屏蔽射線防止放射性污染核電站的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆，反應(yīng)堆用的核燃料是鈾235，它的(1)在核電站中，核反應(yīng)堆是熱源，如圖4－2－1所示為簡化的核反應(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?，便于?35的吸收，發(fā)生裂變，慢化劑附在鈾棒周圍．反應(yīng)堆工作原理圖4－2－1(1)在核電站中，核反應(yīng)堆是熱源，如圖4－2－1所示為簡化的(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，使發(fā)電機發(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外面．(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(1)消耗的核燃料少，一座百萬千瓦級的核電站，一年只消耗濃縮鈾30t左右，而同樣功率的火電站每年要消耗250萬噸優(yōu)質(zhì)煤．(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲量大．(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電?。?/p>

核電站發(fā)電的優(yōu)點(1)消耗的核燃料少，一座百萬千瓦級的核電站，一年只消耗濃縮

關(guān)于重核的裂變，下列說法正確的是 (

)．A．核裂變時釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B．重核裂變時釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧

損，所以核子數(shù)減少C．鈾核自發(fā)放出α粒子、β粒子時要釋放能量，核電站利

用的就是這一能量D．重核的比結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能，所以重

核裂變成中等質(zhì)量核時，要放出核能，有質(zhì)量虧損【典例1】對核裂變的理解 關(guān)于重核的裂變，下列說法正確的是 ()．【典例1解析核電站利用的是裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所放出的核能．原子核的衰變以及人工核反應(yīng)也要釋放核能，但天然衰變進(jìn)行得非常緩慢，放出的能量也很小，人工無法控制，實用價值不大，原子核的人工轉(zhuǎn)變也放出能量，但作為“炮彈”的粒子擊中原子核的機會太少，這種做法得不償失．所以核能的獲取主要是通過裂變或聚變的途徑．比結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時每個核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子時每個核子平均吸收的能量．重核的比結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能，即將重核分成核子時比中等質(zhì)量核分成核子時每個核子平均吸收的能量小些，可見由重核裂變成兩個中等質(zhì)量的核要放出能量，選項D正確．鈾核解析核電站利用的是裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所放出的核能．原子核的衰變以裂變放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的動能，選項A錯誤．裂變過程遵守質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，B錯誤．衰變是自發(fā)的現(xiàn)象，鈾核衰變后的新核仍是重核，而核電站利用的是裂變核能，選項C錯誤．答案

D借題發(fā)揮重核發(fā)生裂變的條件是：(1)要俘獲慢中子；(2)鈾塊的體積要大于臨界體積．重核裂變放能的原因是：重核核子的平均質(zhì)量大于中等核核子的平均質(zhì)量．裂變放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的動能，選項A錯

關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是 (

)．A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B．中子從鈾塊中通過時，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所

以核子數(shù)要減少D．由于重核的核子質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)

量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時，要發(fā)生質(zhì)量虧

損，放出核能解析根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時因鈾核俘獲中子而發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，其釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時吸收的能量．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于【變式1】 關(guān)于重核的裂變，以下說法正確的是 ()．【變式1】mU＝235.0439u，mn＝1.00867u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u，質(zhì)量虧損為Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.15097u.mU＝235.0439u，mn＝1.00867u，m可見鈾裂變的質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量的，核子數(shù)是不會減少的，因此選項A、B、C均錯．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時，由于平均質(zhì)量減小，會發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能．綜上所述，選項D正確．答案

D可見鈾裂變的質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量的，核子數(shù)是不會減

原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變的一種裝置，它主要由四部分組成 (

)．A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)C．原子燃料、減速劑、碰撞系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)D．原子燃料、中子源、原子能儲存系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)解析原子反應(yīng)堆里用的核燃料是用濃縮鈾(鈾235占3%～4%)制成的鈾棒；鈾235易俘獲慢中子，不易俘獲快中子，必須使用減速劑(如石墨、重水、普通水)，讓快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量減少，變成慢中子；控制【典例2】核電站及組成部分的功能 原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變的一種裝置，它主要由四部調(diào)節(jié)系統(tǒng)是用于調(diào)節(jié)中子的數(shù)目以控制反應(yīng)速度，它是由鎘做成的置放在鈾棒之間的一些控制棒及計算機調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成；冷卻系統(tǒng)靠水或液態(tài)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，同時使反應(yīng)堆冷卻，保證安全．答案

A借題發(fā)揮核電站的核心是核反應(yīng)堆，對反應(yīng)堆的原理和組成應(yīng)記牢是解好此類題目的核心．調(diào)節(jié)系統(tǒng)是用于調(diào)節(jié)中子的數(shù)目以控制反應(yīng)速度，它是由鎘做成的置D．雖然核電站能提供很大的能量，但它對環(huán)境的污染比

火電站嚴(yán)重【變式2】D．雖然核電站能提供很大的能量，但它對環(huán)境的污染比【變式2】答案

B答案B

一個鈾235原子俘獲一個中子后，裂變?yōu)殡?39和鍶94，同時放出三個中子．(1)寫出核反應(yīng)方程并計算出一個鈾核裂變時釋放的核能．已知mU＝235.04394u，mXe＝138.91844u，mSr＝93.91557u，mn＝1.008665u.(2)計算1kg鈾完全裂變可釋放出的能量，其相當(dāng)于多少熱值為2.93×107J/kg的煤完全燃燒時放出的熱量？解析計算重核裂變釋放的核能，首先寫出正確的裂變方程式，計算出裂變前后的質(zhì)量虧損Δm，然后將Δm代入愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，計算出裂變釋放的核能．【典例3】計算裂變反應(yīng)中釋放的核能 一個鈾235原子俘獲一個中子后，裂變?yōu)殡?39和鍶94，同(1)核反應(yīng)方程為該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm＝(mU＋mn)－(mXe＋mSr＋3mn)＝(235.04394＋1.008665)u－(138.91844＋93.91557＋3×1.008665)u＝0.1926u，所以，一個鈾核裂變釋放的核能為ΔE＝0.1926×931.5MeV＝179.4MeV.(2)1kg鈾中含有的鈾核數(shù)為1kg鈾完全裂變共釋放的能量為E＝N·ΔE＝2.562×1024×179.4MeV＝4.60×1026MeV.相當(dāng)于完全燃燒的煤的質(zhì)量為(1)核反應(yīng)方程為答案見解析借題發(fā)揮裂變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．由愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的核能ΔE＝Δmc2.鈾的物質(zhì)的量為235g/mol，1mol鈾含6.02×1023個鈾核，1kg鈾完全裂變可釋放的能量，等于各個鈾核所釋放能量的總和．答案見解析A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c2解析鈾235裂變時的質(zhì)量虧損為Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m由質(zhì)能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2.答案

C【變式3】A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)鈾核裂變時，關(guān)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是 (

)．A．鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無關(guān)B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變

時產(chǎn)生的中子C．