物理选修重核的裂变学习教案.pptx

会计学1物理物理(wl)选修重核的裂变选修重核的裂变第一页，共19页。分裂分裂(fnli)(fnli)产生产生(chnshng)(chnshng)核能核能的条件：的条件：有质量有质量(zhling)(zhling)亏损，是产生核能的先决条件。亏损，是产生核能的先决条件。核子核子平均平均质量质量原子序数原子序数第1页/共19页第二页，共19页。1 1、定义：物理学中把重核分裂成两个或多、定义：物理学中把重核分裂成两个或多个个(du)(du)较轻的核时，释放出核能的反应较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变叫做核裂变一、核裂变一、核裂变第2页/共19页第三页，共19页。2 2、铀核的裂变、铀核的裂变(li(li bin)bin)1 1）发现）发现(fxin)(fxin)1939 1939年年1212月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现(fxin)(fxin)，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。2 2）裂变产物（多种多样）裂变产物（多种多样）第3页/共19页第四页，共19页。3 3）计算铀裂变时释放）计算铀裂变时释放(shfng)(shfng)的能量的能量已知铀核裂变的反应已知铀核裂变的反应(fnyng)(fnyng)：求：该核反应释放求：该核反应释放(shfng)(shfng)能量；能量；亏损质量：亏损质量：释放能量：释放能量：m=(mm=(muu+m+mnn)-(m)-(mBaBa+m+mKrKr+3m+3mnn)=0.357810 =0.3578102727kgkg第4页/共19页第五页，共19页。1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000 t 优质煤完全(wnqun)燃烧时释放的化学能第5页/共19页第六页，共19页。3、链式反应(lin sh fn yng)第6页/共19页第七页，共19页。1 1、定义：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代、定义：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代(y di)(y di)接一代接一代(y di)(y di)继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应(xingyng)(xingyng)的质量叫做临界质量。的质量叫做临界质量。2 2、发生链式反应的条件：、发生链式反应的条件：铀块的质量铀块的质量(zhling)(zhling)大于临界质量大于临界质量(zhling)(zhling)，或者铀块的体积大于临界体积。，或者铀块的体积大于临界体积。3、链式反应、链式反应第7页/共19页第八页，共19页。链式反应链式反应(lin sh fn yng)(lin sh fn yng)的应用的应用原子弹原子弹第8页/共19页第九页，共19页。美国原子弹突袭广岛美国原子弹突袭广岛(un(un do)do)和长崎造成了巨大的毁伤和长崎造成了巨大的毁伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达烟尘直冲云天，高达1212英里多英里多广岛广岛(un do)(un do)市区市区80%80%的建筑化的建筑化为灰烬，为灰烬，6400064000人丧生，人丧生，7200072000人人受伤，伤亡总人数占全市总人口受伤，伤亡总人数占全市总人口的的53%53%长崎市长崎市60%60%的建筑物被摧的建筑物被摧毁，伤亡毁，伤亡8600086000人，占全市人，占全市37%37%链式反应链式反应(lin sh fn yng)(lin sh fn yng)的应用的应用原子弹原子弹第9页/共19页第十页，共19页。原子弹原子弹1964年10月16日中国(zhn u)第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图第10页/共19页第十一页，共19页。水泥防护层水泥防护层控制棒控制棒镉棒镉棒燃料棒燃料棒铀棒铀棒减速剂减速剂二、核电站核反应堆(hfnyngdu)第11页/共19页第十二页，共19页。核电站核电站核心设施核心设施(shsh)(shsh)：核反应堆：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒浓缩铀制成的铀棒减速剂：减速剂：石墨、重水或普通水，用于减小中子石墨、重水或普通水，用于减小中子(zhngz)(zhngz)的速度的速度控制控制(kngzh)(kngzh)棒：镉棒，用于吸收中子，棒：镉棒，用于吸收中子，控制控制(kngzh)(kngzh)核反应的快慢。核反应的快慢。解决能源危机根本途径解决能源危机根本途径核能。核能。可开发的可开发的核裂变核裂变燃料资源可使用上千年。燃料资源可使用上千年。核聚变核聚变资源可使用几亿年。资源可使用几亿年。第12页/共19页第十三页，共19页。核反应堆核反应堆(hfnyngdu)(hfnyngdu)通通过过受受控控核核裂裂变变反反应应获获得得核核能能(hnng)(hnng)的的装装置置，可可使使裂裂变变产产生生的的中中子子数数等等于于各各种种过过程程消消耗耗的的中中子子数数,以以形形成成所所谓谓的的自自持持链链反反应应(self-(self-sustaining chain reaction)sustaining chain reaction)。第13页/共19页第十四页，共19页。核发电量占总发电比例最多的核发电量占总发电比例最多的1010个国家是：个国家是：法国法国 75%75%立陶宛立陶宛 73.1%73.1%比利时比利时 57.7%57.7%保加利亚保加利亚 47.1%47.1%斯洛伐克斯洛伐克(s lu f k)47%(s lu f k)47%瑞典瑞典 46.8%46.8%乌克兰乌克兰 43.8%43.8%韩国韩国 42.8%42.8%匈牙利匈牙利 38.3%38.3%亚美尼亚亚美尼亚 36.4%36.4%世界核能世界核能(hnng)(hnng)发电占全部电量发电占全部电量1/4 1/4 第14页/共19页第十五页，共19页。秦山核电站第15页/共19页第十六页，共19页。第16页/共19页第十七页，共19页。三、核电的安全性核反应堆的防护措施：核反应堆的防护措施：第一道屏障第一道屏障耐高温腐蚀的陶瓷体燃料耐高温腐蚀的陶瓷体燃料(rnlio)(rnlio)芯块芯块可以把可以把98%98%以上的裂变产物滞留在芯块内。以上的裂变产物滞留在芯块内。第二道屏障第二道屏障燃料燃料(rnlio)(rnlio)元件包壳元件包壳由优质的锆合金制成，具有良好的密封性。由优质的锆合金制成，具有良好的密封性。第三道屏障第三道屏障压力壳压力壳将燃料将燃料(rnlio)(rnlio)棒和一回路的水完全罩住，防止棒和一回路的水完全罩住，防止燃料燃料(rnlio)(rnlio)元件包壳少量射线泄漏。元件包壳少量射线泄漏。第四道屏障第四道屏障安全壳安全壳由由1m1m多厚的钢筋混凝土制成，整个核反应堆都装多厚的钢筋混凝土制成，整个核反应堆都装在安全壳中。在安全壳中。第17页/共19页第十八页，共19页。核电站放射性气态废物和液态废物的处理：核电站放射性气态废物和液态废物的处理：采取贮存衰变等方法进行稀释，再排放到指定采取贮存衰变等方法进行稀释，再排放到指定的区域。的区域。核电站固体废物的处理：核电站固体废物的处理：先在核电站内专用的废物库暂存，然后送到人先在核电站内专用的废物库暂存，然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然(tinrn)(tinrn)水源的放置场永久贮存，一般要存放水源的放置场永久贮存，一般要存放几百年。几百年。第18页/共19页第十九页，共19页。