《核裂變和裂變反應堆》導學案1

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1、核裂變和裂變反應堆[學習目標定位]1.知道重核的裂變反應和鏈式反應發(fā)生的條件.2.了解核反應堆的工作原理及常見核反應堆類型.3.知道熱核反應，了解受控核聚變反應研究的發(fā)展．1．核反應方程遵循質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．2．核能運算：ΔE＝Δmc2.(1)若Δm單位為kg，則ΔE的單位為J；(2)若Δm單位為u，則ΔE的單位為MeV，可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV計算核能．3．核裂變(1)歷史事實①1938年，德國化學家、物理學家哈恩等發(fā)現(xiàn)用中子轟擊鈾核的產物中含有中等質量的原子核鋇和氪．②1947年，我國著名物理學家錢三強、何澤慧夫婦首先觀察到中子轟擊鈾核的三

2、分裂現(xiàn)象．(2)核裂變：把重核分裂成幾個中等質量原子核的現(xiàn)象．(3)鈾核裂變方程舉例U＋n→Ba＋Kr＋3n4．鏈式反應(1)鏈式反應：如果一個反應過程的產物能夠再次引發(fā)這種反應，從而使反應一旦開始后就能自動延續(xù)下去，這種反應過程就稱為鏈式反應．當一個中子引起一個鈾核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他的鈾核裂變，且能一代一代繼續(xù)下去，這就是鈾核裂變的鏈式反應．(2)臨界體積：能夠發(fā)生鏈式反應的裂變物質的最小體積叫做臨界體積，它是發(fā)生鏈式反應的一個重要因素．5．核電站(1)核反應堆：是控制鏈式反應的核心設施，是核電站的核心．(2)分類：按引起裂變的中子能量分為慢中子反

3、應堆和快中子反應堆．目前運行的大多是慢中子反應堆．根據(jù)減速劑的不同，又分為輕水堆、重水堆和石墨堆等．(3)組成：反應堆由核材料、減速劑、控制棒、反射層、熱交換器、防護層構成．6．熱核反應(1)定義：把輕原子核聚合成較重原子核的反應，簡稱核聚變．核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫熱核反應．(2)核反應舉例：H＋H→He＋n(3)特點：在消耗相同質量的核燃料時，核聚變反應比核裂變反應能釋放更多的能量；核聚變反應沒有放射性廢料產生；核聚變反應所用的燃料儲量豐富.一、重核裂變[問題設計](1)鈾核裂變是如何發(fā)生的？(2)重核裂變在自然界中能自發(fā)進行嗎？答案　(1)鈾核的

4、裂變①核子受激發(fā)：當中子進入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復核，復核中由于核子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀．②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，裂變反應一代接一代繼續(xù)下去，形成鏈式反應．(2)重核的裂變只能發(fā)生在人為控制的核反應中，自然界不會自發(fā)地發(fā)生．鈾核裂變不會自發(fā)地進行，要使鈾核裂變，首先要利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂產生更多的中子，這樣形成了鏈式反應．[要點提煉]1．鈾核裂變用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產物是多種多樣的，其中兩

5、種典型的反應是U＋n→Ba＋Kr＋3n；U＋n→Xe＋Sr＋10n.2．鏈式反應由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈式反應．3．鏈式反應的條件(1)鈾塊的體積大于臨界體積或鈾塊的質量大于臨界質量．(2)有足夠數(shù)量的慢中子．例1　關于鈾核裂變，下列說法正確的是(　　)A．鈾核裂變的產物是多種多樣的，但只能裂變成兩種不同的核B．鈾核裂變時還能同時釋放2～3個中子C．為了使裂變的鏈式反應容易進行，最好用純鈾235D．鈾塊的體積對產生鏈式反應無影響解析　鈾核受到中子的沖擊，會引起裂變，裂變的產物是多種多樣的，具有極大的偶然性，但裂變成兩塊

6、的情況比較多，也有的分裂成多塊，并放出幾個中子，鈾235受中子的轟擊時，裂變的概率大，而鈾238只有俘獲能量在1MeV以上的中子才能引起裂變，且裂變的幾率小，而要引起鏈式反應，需使鈾塊體積超過臨界體積，故B、C正確．答案　BC二、裂變過程中核能的分析與計算[問題設計]重核裂變?yōu)槭裁茨茚尫藕四?？人們獲得核能的途徑有哪些？通過圖1說明．圖1答案　中等質量的原子核的核子的平均質量較小，重核和輕核的核子的平均質量較大．從題圖中可以看出，鐵原子核中核子的平均質量最?。绻有驍?shù)較大的重核A分裂成原子序數(shù)小一些的核B和C，會有質量虧損，放出巨大的核能．獲得核能的主要途徑：一

7、是重核裂變，二是輕核聚變．[要點提煉]　鈾核裂變釋放核能的計算1．首先算出裂變反應中發(fā)生的質量虧損Δm.2．根據(jù)ΔE＝Δmc2計算釋放的核能計算時注意Δm與ΔE單位的對應關系，若Δm用kg做單位，ΔE用J做單位；Δm用u做單位，ΔE用MeV做單位，1u相當于931.5MeV的能量．3．若計算一定質量的鈾塊完全裂變時放出的核能，應先算出鈾塊中有多少個鈾核(設為n)，則鈾塊裂變釋放的核能E＝nΔE.例2　2011年3月11日，日本發(fā)生了9.1級大地震，并引發(fā)海嘯，在此次災害中，日本福島核電站發(fā)生了核泄露，對附近的環(huán)境造成了很大的危害．核泄露產生的射線具有非常大的危害性

8、，能夠使動