第5節(jié)核裂變(22張)

3.5核裂變2021/5/91核反應(yīng)電子原子核

在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)．2021/5/92

研究表明：原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系，其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系：核子的平均質(zhì)量是：原子核的質(zhì)量核子數(shù)2021/5/93核子平均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)之間的關(guān)系2021/5/94

物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做核裂變．把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反映叫做核聚變．一、核裂變〓聚變〓裂變2021/5/95

1939年12月，德國物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反映是裂變?yōu)殇^和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，其核反應(yīng)方程是：鈾核的裂變+→++核裂變中釋放出巨大的能量，在上述裂變中，裂變后的總質(zhì)量小于裂變前的總質(zhì)量，質(zhì)量虧損：釋放出的能量為2021/5/961kg鈾全部裂變，它放出的能量超過2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量．2021/5/97

用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變，釋放出的中子又引起了其他鈾核的裂變，也就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

由裂變重核裂變產(chǎn)生的中子使反應(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)．

使裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量.2021/5/98原子彈2021/5/99

原子彈（Atomicbomb）是核武器之一，是利用核反應(yīng)的光熱輻射、沖擊波和感生放射性造成殺傷和破壞作用，以及造成大面積放射性污染，阻止對方軍事行動以達(dá)到戰(zhàn)略目的的大殺傷力武器。主要包括裂變武器（第一代核武，通常稱為原子彈）和聚變武器（亦稱為氫彈，分為兩級及三級式）。亦有些還在武器內(nèi)部放入具有感生放射的輕元素，以增大輻射強(qiáng)度擴(kuò)大污染，或加強(qiáng)中子放射以殺傷人員（如中子彈）。核武器是指利用能自持進(jìn)行核裂變或聚變反應(yīng)釋放的能量，產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的武器的總稱。其中主要利用鈾235（厬U）或钚239（厱Pu）等重原子核的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理制成的裂變武器，通常稱為原子彈；主要利用重氫（daoH，氘）或超重氫（chuanH，氚）等輕原子核的熱核反應(yīng)原理制成的熱核武器或聚變武器，通常稱為氫彈。1964年10月16日，中國自行研制的第一顆原子彈爆炸成功。根據(jù)解密的資料，為了這顆原子彈的爆炸，中國一共花費(fèi)了28億人民幣。1967年6月17日，中國又成功地進(jìn)行了首次氫彈試驗(yàn)，打破了超級大國的核壟斷、核訛詐政策，為中華人民共和國作出了巨大貢獻(xiàn)。原子彈2021/5/910

“小玩意兒”钚裝藥重6.1千克，TNT當(dāng)量2.2萬噸，試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個(gè)大氣壓，致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個(gè)巨大的彈坑．

在半徑為400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為1600米的范圍內(nèi)，所有的動物全部死亡．

“原子彈之父”奧本海默在核爆觀測站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩：“漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個(gè)太陽，才能與其爭輝．我是死神，我是世界的毀滅者．”原子彈2021/5/911

美國原子彈突襲廣島和長崎造成了巨大的毀傷．在長崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán)，爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天，高達(dá)12英里多．廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼，64000人喪生，72000人受傷，傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%．長崎市60%的建筑物被摧毀，傷亡86000人，占全市37%．原子彈2021/5/912原子彈

在山田須磨子（一位當(dāng)年的爆炸目擊者）的一幅畫：在遙遠(yuǎn)的廣島上空，原子彈爆炸后發(fā)出彩虹一般絢麗的光芒。2021/5/913

廣島紅十字醫(yī)院里，一個(gè)嚴(yán)重?zé)齻膶W(xué)生仰面躺在一張草席上。他的五官幾乎全被原子彈爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四天后他死了。廣島原子彈爆炸震撼視頻片段倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物

原子彈在距地面580米的空中爆炸，在巨大沖擊波的作用下，廣島市的建筑全部倒塌，全市24.5萬人口中有7.815萬人當(dāng)日死亡，死傷總?cè)藬?shù)達(dá)20余萬，城市化為一片廢墟。這是人類歷史上首次將核武器用于實(shí)戰(zhàn)，廣島成為第一座遭受原子彈轟炸的城市。2021/5/914核防護(hù)（１）核爆炸瞬時(shí)效應(yīng)防護(hù)。對核襲擊的防護(hù)大致可分為兩大類。利用工事進(jìn)行掩蔽在開闊地面上的人員，當(dāng)發(fā)現(xiàn)核爆閃光時(shí)，立即背向爆心臥倒，可減輕傷害。（２）放射性沾染防護(hù)。避開在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動人員通過沾染區(qū)時(shí)盡量乘坐車輛，在沾染區(qū)作業(yè)時(shí)要盡量縮短時(shí)間及時(shí)穿戴個(gè)人防護(hù)器材，防止人體受沾染進(jìn)入沾染區(qū)執(zhí)行任務(wù)的人員，可服用抗輻射藥，以減少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留2021/5/915原子彈中國第一顆原子彈爆炸蘑菇云發(fā)展圖2021/5/916解決能源危機(jī)根本途徑——核能

可開發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。核聚變資源可使用幾億年。二、核電站2021/5/917水泥防護(hù)層控制棒——鎘棒燃料棒—鈾棒減速劑鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用——

核電站慢中子反應(yīng)堆二、核電站2021/5/918核能----解決能源危機(jī)的根本途徑核發(fā)電量占總發(fā)電比例最多的10個(gè)國家是：法國75%

立陶宛73.1%

比利時(shí)57.7%

保加利亞47.1%

斯洛伐克47%

瑞典46.8%

烏克蘭43.8%

韓國42.8%

匈牙利38.3%

亞美尼亞36.4%世界核能發(fā)電占全部電量1/4

2021/5/919中國核電站分布圖2021/5/920

截止到2014年9月4日，我國大陸已建成并投入商業(yè)運(yùn)行的核電站有8個(gè)，分別為浙江秦山核電站一期、二期、三期，廣東大亞灣核電站和嶺澳核電站一期、二期，江蘇田灣核電站，遼寧紅沿河1、2號機(jī)組，福建寧德1號機(jī)組，防城港1號機(jī)組，陽江核電站共20臺機(jī)組。此外，2011年7月21日，中國實(shí)驗(yàn)快堆成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電；寧德1號機(jī)組、紅沿河1號機(jī)組也分別于2012年12月28日、20