核裂變和裂變反應(yīng)堆課件.ppt

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1、知識回顧＋＋衰變?nèi)斯まD(zhuǎn)變導(dǎo)入新課核電站中的核反應(yīng)堆秦山核電站想了解它們嗎？Letusgo?。?！第二節(jié)核裂變裂變反應(yīng)堆和教學(xué)目標(biāo)1、知識與能力知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點。知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。2、過程與方法3、情感態(tài)度與價值觀通過對核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問題的能力。激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探求真理的激情，樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度。確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運動變化的，而變化過程必然遵循能量守恒的觀點。教學(xué)重難點1、重點2、

2、難點鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其釋放核能的計算。重核裂變核反應(yīng)方程式的書寫。通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。本節(jié)導(dǎo)航1、裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)2、核反應(yīng)堆3、核電站裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)通過前面的學(xué)習(xí)，核反應(yīng)中有些可以釋放出能量，有些要吸收能量，什么樣的核反應(yīng)會放出能量呢？想一想物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，不僅核子結(jié)合成原子時核時有質(zhì)量虧損，會放出核能，有些重核分裂成中等質(zhì)量的核時也會發(fā)生質(zhì)量虧損，同時放出巨大的核能。想一想想一想，這又是為什么呢？生成物反應(yīng)物核反應(yīng)示意圖核子數(shù)核子數(shù)＝核子的平均質(zhì)量原子核質(zhì)量核子數(shù)＝

3、精確的研究表明，原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)Z的增大而增大，但是二者之間并不成正比關(guān)系。人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量）如下頁的圖。從圖中可以看出，鐵原子核中原子的平均質(zhì)量最小。如果原子序數(shù)較大的重核分裂成原子序數(shù)小小一些的核B和C，或者原子序數(shù)很小的輕核D、E結(jié)合成一個原子序數(shù)大些的F核，都會有質(zhì)量虧損，都會放出巨大的核能。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EDCBFAFeOZ重核分裂成中等質(zhì)量的核時，釋放出核能的反應(yīng)稱為核裂變（nuclearfission）。名詞解釋由于重核的不穩(wěn)定性，有的重核會發(fā)生自

4、發(fā)裂變，但這種裂變中核能釋放的過程進(jìn)行得極其緩慢，功率很小。例如，在自發(fā)裂變情況下，1g鈾238要經(jīng)過45億年才剩下0.5g，再經(jīng)過45億年剩下0.25g……如此緩慢地釋放何能是毫無價值的。想一想怎樣讓釋放的核能有價值呢？1939年12月，德國科學(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，鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反應(yīng)是裂變成鋇和氪，同時放出三個中子。核反應(yīng)方程為：哈恩鈾235的裂變裂變時會釋放出巨大的核能。在上述裂變的前后的質(zhì)量虧損為△m=0.358×10-27kg釋放的核能為△E=△m·c2=201Me

5、V鈾核裂變的產(chǎn)物不同，釋放的能量也不同。一般說來，鈾核裂變時平均每個核子釋放的能量約為1MeV.可以估計，如果1kg鈾全部裂變，它放出的能量約為2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時釋放的能量。一般說來，鈾核裂變時總要釋放出2～3個中子，這些中子又引起其他的鈾核裂變并釋放更多的中子，這樣裂變就會自動的不斷進(jìn)行下去，釋放出越來越多的能量，這一過程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（chainreaction）。中子中子鈾235裂變?nèi)绻粚︽準(zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行控制，雪崩式的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就會在瞬間發(fā)生，數(shù)量巨大的鈾核在不到百萬分之一秒內(nèi)全部全部裂變會放出驚人的能量，并形成劇烈爆炸。原子彈原理原

6、子彈爆炸原子彈核反應(yīng)堆怎樣想辦法讓鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中釋放的巨大能量為我們所用而又不引發(fā)爆炸呢？想一想我們應(yīng)該讓鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中產(chǎn)生的核能穩(wěn)定釋放，必須控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行的速度。核反應(yīng)堆（nuclearreactor）是一種實現(xiàn)可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，它可以使堆內(nèi)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以一定的強度進(jìn)行下去，從而穩(wěn)定的釋放核能。1945年，世界上那個第一個實驗核反應(yīng)堆建成。核反應(yīng)堆的類型多種多樣，根據(jù)反應(yīng)堆的工作原理，主要分為以下兩類：慢中子反應(yīng)堆目前廣泛應(yīng)用的實用核反應(yīng)堆快中子增殖反應(yīng)堆目前正在研究和試驗的核反應(yīng)堆①慢中子反應(yīng)堆堆中的核反應(yīng)主要是鈾235吸收慢中子后發(fā)生的裂變

7、。第一，鈾裂變時產(chǎn)生的中子大都為快中子，而鈾235易俘獲慢中子而不易俘獲快中子。因此，需用慢化劑使裂變中放出的快中子減速，成為可以誘發(fā)鈾235裂變的慢中子（又稱熱中子），從而維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。常用的減速劑有輕水（普通水）、重水或石墨。根據(jù)所用慢化劑的不同。反應(yīng)堆可以分為輕水堆、重水堆、石墨堆等。反應(yīng)堆主要通過以下兩個方面來控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。第二，用吸收中子能力很強的鎘做成控制棒，將它們插入鈾棒之間。用控制棒調(diào)節(jié)反應(yīng)堆中的中子數(shù)目，從而控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使反應(yīng)既不會過分劇烈，又能以一定強度進(jìn)行下去。反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動的冷卻劑將裂變產(chǎn)生的熱傳輸出去。常

8、用的冷卻劑有輕水、重水和液態(tài)金屬鈉。用普通水做慢化劑和冷卻劑的輕水堆又分為沸水堆和壓水堆。慢中子反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)示意圖水泥防護(hù)層控制棒——鎘棒燃料棒——鈾棒減速劑堆芯由燃