答案
[知识深化] 1.铀核裂变为中等质量的原子核,发生质量亏损,所以放出能量.一个铀235 核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算,1 kg铀235全部裂变放出的能量 相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量,裂变时能产生几百万度的高 温. 2.计算释放的核能：质量单位为“u”时,可直接用“1 u的质量亏损放出 能量931.5 MeV”计算总能量;当质量单位为“kg”时,直接乘以(3.0×108)2, 总能量单位为焦耳.
2.工作原理：核燃料 裂变 释放的能量,使反应区温度升高. 3.能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外 循环流动 ,把 反应堆内的热量传输出去,用于发电. 4.核污染的处理：在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变 反应放出的各种射线,核废料具有很强的 放射性 ,需要装入特制的容 器, 深埋地下或海.底
答案 铀块体积应大于或等于临界体积、要有பைடு நூலகம்够数量的慢中子才能发 生链式反应.
答案
[知识深化] 1.常见的裂变方程 (1)23952U＋10n―→13594Xe＋9358Sr＋210n
(2)23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积.体积超过临界体积时,保证中子能够碰到 铀核. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应. 4.核裂变时发生质量亏损,放出能量.
解析 答案
重点探究
一、核裂变及链式反应
[导学探究] 如图1为铀核裂变示意图.
图1 (1)什么是裂变？写出上述铀核裂变的核反应方程. 答案 重核分裂成几个中等质量原子核的现象称为核裂变.上面这个过程
可以用下面的方程式来表示23952U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋310n
答案
(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？
解析 答案
二、重核裂变释放的核能的计算
[导学探究] 下面是铀核裂变反应中的一个核反应方程：23952U＋10n→13564Xe ＋9308Sr＋1010n. 已知铀235的质量为235.043 9 u,中子的质量为1.008 7 u,锶90 的质量为89.907 7 u,氙136的质量为135.907 2 u,则此核反应中质量亏损是 多少？释放的总能量是多少？(已知1 u相当于931.5 MeV的能量) 答案 质量亏损是反应前的总质量减去反应后的总质量： Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)u＝0.150 7 u 释放的总能量为ΔE＝931.5×0.150 7 MeV＝140.377 05 MeV.
二、核电站 1.核反应堆：利用核能发电的核心设施是核反应堆 .它主要由以下几部分 组成： (1)燃料： 铀棒 . (2)减速剂：铀235容易捕获 慢中子发生反应,可采用 石墨 、 重水、 普通水 作减速剂. (3)控制棒：为控制能量释放的速度,需控制中子的数目,采用 镉棒作为 来控控制制链棒式反应的速度.
答案
2.当23952U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可 表示为：23952U＋10n→13594Xe＋9348Sr＋310n. 已知23952U 的原子质量为 235.043 9 u，10n 的原子质量为 1.008 7 u，13594Xe 的原 子质量为 138.917 8 u，9348Sr 的原子质量为 93.915 4 u，且 1 u 的质量对应的 能量为 9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是__1_.8_×__1_0_2__MeV. 解析 ΔE＝Δm·c2＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7) ×9.3×102 MeV≈1.8×102 MeV.
第三章 原子核
5 核裂变
[学习目标]
1.知道什么是核裂变. 2.知道链式反应及链式反应的条件,并能计算裂变释放的核能. 3.了解裂变反应堆的工作原理,知道如何控制核反应的速度以及如何防止 核污染.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
一、核裂变
例2 用中子轰击铀核(23952U),其中的一个可能反应是分裂成钡( )1和4516B氪a ( ) 两9326部Kr分,放出3个中子.它们的质量如下： mU＝390.313 9×10－27 kg,mn＝1.674 9×10－27 kg; mBa＝234.001 6×10－27 kg,mKr＝152.604 7×10－27 kg. 试写出核反应方程,求出反应中释放的核能. 答案 10n＋23952U―→14516Ba＋9326Kr＋310n 3.220 2×10－11 J
1.核裂变 重核被中子 轰击后分裂成两个(或几个)中等质量原子核,并放出 核能 的
过程.
2.铀核裂变
用中子轰击铀核时,铀核发生裂变,其产物是多种多样的,其中一种典型的
反应是
23952U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋ 310n .
3.链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后,裂变释放的中子再引起 其他重裂核变,且 能不断继续下去,这种反应称为链式反应. 4.链式反应的条件 (1)铀块的体积大于等于 临界体积 . (2)有足够数量的 慢 中子.
例1 铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素,下列说法中正确的是 A.铀块的质量是重要因素,与体积无关 B.为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的中子
√C.若铀235的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生
D.能否发生链式反应与铀的质量无关 解析 要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于或等于临界体积 或铀块的质量大于或等于临界质量,裂变反应中产生的中子为快中子,这些 快中子不能直接引发新的裂变,如果铀块的质量大,则其体积大,若超过临 界体积时则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确.
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)铀核的裂变是一种天然放射现象.( × ) (2)铀块的体积大于或等于临界体积时链式反应才能不停地进行下去.
( √) (3)中子的速度越快,越容易发生铀核裂变.( ×) (4)铀核裂变的产物是钡和氪,且固定不变.( ×) (5)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度.( √ ) (6)核反应堆用过的核废料无毒无害.( × )