第五節(jié) 裂變和聚變
[學習目標] 1.知道核裂變和核聚變的概念,知道重核裂變和輕核聚變中能釋放出巨大的能量.(重點)2.知道什么是鏈式反應.3.知道核聚變反應及受控熱核反應.4.會計算重核裂變、輕核聚變過程中釋放出的能量.(重點、難點)
一、核裂變與鏈式反應
1.核裂變
重核分裂成兩個較輕的核時,釋放出能量,這種核反應叫做核裂變.
2.鏈式反應
為了使裂變產生的能量可以被利用,必須讓一個核的裂變能夠引發(fā)一個或一個以上的核發(fā)生裂變,讓裂變過程自己持續(xù)下去,源源不斷地將核能釋放出來,這樣的核反應叫做鏈式反應.
3.典型的鈾核裂變
(1) U+n→Ba+Kr+3n
(2)U+n→Xe+Sr+10n
二、受控熱核反應
1.核聚變
(1)定義:兩個輕核結合成質量較大的核,并釋放出能量的反應.
(2)舉例:H+H→He+n+17.6 MeV.
(3)條件:
①輕核的距離要達到10-15_m以內.
②需要加熱到很高的溫度,因此又叫熱核反應.
2.受控熱核反應
人工的熱核反應可以通過原子彈爆炸時產生的高溫來達到.氫彈就是這樣制成的.如果要使巨大的熱核反應能量不是以爆炸的形式釋放,而是在人工控制下逐漸地釋放出來并加以利用(例如發(fā)電),這稱為受控熱核反應.
3.優(yōu)點
(1)輕核聚變產能效率高.
(2)地球上聚變燃料的儲量豐富.
(3)輕核聚變更為安全、清潔.
4.約束方法
磁約束和慣性約束.
1.正誤判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)鈾核裂變時,可以放出多個中子. (√)
(2)裂變物體的體積小于臨界體積時,不可能發(fā)生鏈式反應. (√)
(3)核聚變反應中平均每個核子放出的能量比裂變時小一些. (×)
(4)輕核的聚變只要達到臨界質量就可以發(fā)生. (×)
(5)現在地球上消耗的能量絕大部分來自太陽內部的聚變反應.
(√)
2.下列屬于原子核裂變的鏈式反應的是( )
A.核電站發(fā)電 B.天然氣的形成
C.石油的形成 D.利用太陽能發(fā)電
A [核電站是利用原子核的鏈式反應發(fā)電的,A選項正確;石油和天然氣的形成是復雜的過程,屬于化學變化,B、C選項錯誤;太陽能輻射是以熱傳遞的形式傳遞熱量,D選項錯誤.]
3.據《每日郵報》報道,英國一名13歲的小學生近日宣布自己在學校實驗室實現了核聚變.他表示用氘聚變氦的過程中檢測到了中子,證明聚變成功,成為世界上實現聚變的最年輕的人.下面列出的核反應方程,屬于聚變的是( )
A.H+H―→He+n
B.U―→Th+He
C.N+H―→C+He
D.Al+He―→P+n