第23节 重核的裂变精选文档.ppt

第23节 重核的裂变本讲稿第一页，共二十二页学习目标学习目标：1、什么叫做核裂变？、什么叫做核裂变？2、什么叫做链式反应、什么叫做临界体积、什么叫做链式反应、什么叫做临界体积?3、核反应堆中的慢化剂、镉棒有什么作用、核反应堆中的慢化剂、镉棒有什么作用?4、什么叫做核聚变？发生核聚变需要什么条件？如何、什么叫做核聚变？发生核聚变需要什么条件？如何实现此条件？实现此条件？2、聚变与裂变相比有什么优点、聚变与裂变相比有什么优点3、如何实现可控的核聚变、如何实现可控的核聚变本讲稿第二页，共二十二页核反应核反应核反应核反应电子原子核 在核物理学中，在核物理学中，原子核在其他粒子原子核在其他粒子的轰击下产生新原的轰击下产生新原子核的过程，称为子核的过程，称为核反应核反应本讲稿第三页，共二十二页 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做反应叫做反应叫做反应叫做裂变裂变裂变裂变把轻核结合成质量较大的核，释放出核把轻核结合成质量较大的核，释放出核把轻核结合成质量较大的核，释放出核把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做能的反映叫做能的反映叫做能的反映叫做聚变聚变聚变聚变一、重核的裂变一、重核的裂变聚变裂变本讲稿第四页，共二十二页 1939193919391939年年年年12121212月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：铀核的裂变铀核的裂变+裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为释放出的能量为本讲稿第五页，共二十二页用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应链式反应链式反应链式反应链式反应链式反应点击观看动画本讲稿第六页，共二十二页由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应下去的过程，叫做核裂变的链式反应链式反应链式反应使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的它的临界体积临界体积，相应的质量叫做，相应的质量叫做临界质量临界质量。裂变的链式反应条件：裂变的链式反应条件：1、要有足够的浓缩铀、要有足够的浓缩铀2352、要有足够多的慢中子、要有足够多的慢中子3、铀块体积大于临界体积、铀块体积大于临界体积本讲稿第七页，共二十二页原子弹本讲稿第八页，共二十二页 “小玩意儿小玩意儿”钚装药重钚装药重6.16.1千克，千克，TNTTNT当量当量2.22.2万吨，万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座3030米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑弹坑 在半径为在半径为400400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为璃状物质，半径为16001600米的范围内，所有的动物全部死亡米的范围内，所有的动物全部死亡 “原子弹之父原子弹之父”奥本海默在核爆观测站里感到十分震奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉我是死神，我是世界的毁灭者是世界的毁灭者”原子弹本讲稿第九页，共二十二页美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤美国原子弹突袭广岛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的蘑菇状云团，在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，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、烟尘直冲云天，高达爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12121212英里多英里多英里多英里多广岛市区广岛市区广岛市区广岛市区80%80%80%80%的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，64000640006400064000人丧生，人丧生，人丧生，人丧生，72000720007200072000人人人人受伤，伤亡总人数占全市总人口的受伤，伤亡总人数占全市总人口的受伤，伤亡总人数占全市总人口的受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%53%53%53%长崎市长崎市长崎市长崎市60%60%60%60%的建筑物被摧毁，伤亡的建筑物被摧毁，伤亡86000860008600086000人，占全市人，占全市人，占全市人，占全市37%37%原子弹本讲稿第十页，共二十二页核防护（）核爆炸瞬时效应防护。（）核爆炸瞬时效应防护。对核袭击的防护大致可分为两大类。利用工事进行掩蔽利用工事进行掩蔽在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。爆心卧倒，可减轻伤害。（）放射性沾染防护。（）放射性沾染防护。避开在沾染区或高照射量率的地区行动避开在沾染区或高照射量率的地区行动人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留射性物质在人体内的存留本讲稿第十一页，共二十二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链式反应的应用核电站慢中子反应堆二、核电站二、核电站本讲稿第十二页，共二十二页1 1、核燃料：浓缩铀、核燃料：浓缩铀235235制成的铀棒制成的铀棒2 2、中子慢化剂：石墨、重水或普通水、中子慢化剂：石墨、重水或普通水3 3、控制棒：吸附中子强的隔棒，、控制棒：吸附中子强的隔棒，通过调节通过调节插入深度，控制中子数量插入深度，控制中子数量。以控制反应速。以控制反应速度。度。4 4、保护层：很厚的水泥层，防止辐射、保护层：很厚的水泥层，防止辐射5 5、热交换器：靠水或液态金属钠循环把热量传输出去。、热交换器：靠水或液态金属钠循环把热量传输出去。优点：消耗燃料少，对环境污染比火电站小。优点：消耗燃料少，对环境污染比火电站小。结构介绍：结构介绍：所有核电站都是利用裂变所有核电站都是利用裂变本讲稿第十三页，共二十二页某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做这种核反应叫做聚变。聚变。轻核的聚变轻核的聚变:一、一、轻核的聚变（热核反应）轻核的聚变（热核反应）聚变聚变本讲稿第十四页，共二十二页发生聚变的条件发生聚变的条件:使原子核间的距离达到使原子核间的距离达到1010-15-15m m实现的方法有实现的方法有:1 1、用加速器加速原子核；、用加速器加速原子核；、把原子核加热到很高的温度；、把原子核加热到很高的温度；108109K不经济不经济聚变反应又叫热核反应聚变反应又叫热核反应聚变聚变一、核聚变一、核聚变本讲稿第十五页，共二十二页根据所给数据根据所给数据,计算下面核反应放出的能量计算下面核反应放出的能量:氘核的质量：氘核的质量：mmD D2.014102u2.014102u氚核的质量：氚核的质量：mmT T3.016050u3.016050u氦核的质量：氦核的质量：mm4.002603u4.002603u中子的质量：中子的质量：mmn n=1.008665u=1.008665u本讲稿第十六页，共二十二页核聚变的利用氢弹弹体弹体引爆装置引爆装置小小型型原原子子弹弹普通炸药普通炸药235氘、氚氘、氚爆炸爆炸裂变裂变聚变聚变氘、氚、重氘、氚、重氢化钾等氢化钾等铀铀235外壳外壳普通炸药普通炸药本讲稿第十七页，共二十二页氢弹爆炸形成的磨姑云氢弹爆炸形成的磨姑云本讲稿第十八页，共二十二页热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。二、可控热核反应二、可控热核反应核聚变的利用核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置聚变装置“中国环流器中国环流器1 1号号”已取得不少研究成果已取得不少研究成果.1、效率高、效率高2、聚变燃料储量丰富、聚变燃料储量丰富3、更安全、清洁。、更安全、清洁。本讲稿第十九页，共二十二页现在的技术还不能控制热核反应。现在的技术还不能控制热核反应。问题有：问题有：、热核反应的的点火温度很高；、热核反应的的点火温度很高；、如何约束聚变所需的燃料；、如何约束聚变所需的燃料；磁场约束磁场约束本讲稿第二十页，共二十二页问题有：、热核反应的的点火温度很高；、如何约束聚变所需的燃料；惯性约束、反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；现在的技术还不能控制热核反应。现在的技术还不能控制热核反应。本讲稿第二十一页，共二十二页小结：小结：一、裂变、链式反应一、裂变、链式反应二、核电站二、核电站三、聚变三、聚变四、可控核聚变的应用四、可控核聚变的应用本讲稿第二十二页，共二十二页