学案6 核裂变 学案7 核聚变 学案8 粒子和宇宙
[目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．
一、核裂变和链式反应 [问题设计]
阅读课本“核裂变”，说明： (1)铀核裂变是如何发生的？
(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？ 答案 (1)铀核的裂变 ①核子受激发
当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状． ②核子分裂
核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应． (2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生．铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应． [要点提炼] 1．核裂变
重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程． 2．铀核裂变
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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 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n. 3．链式反应
由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应． 4．链式反应的条件
(1)铀块的体积大于临界体积或铀块的质量大于临界质量． (2)有足够数量的慢中子． 二、核电站
1．核电站是利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成： (1)燃料：铀棒．
(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂；
(3)控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性，控制链式反应的速度． 2．工作原理
核燃料裂变释放能量，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，同时也使反应堆冷却． 4．核污染的处理
在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下． 三、裂变过程中核能的分析与计算 [问题设计]
重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？通过图1说明．
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图1
答案 中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子的平均质量较大．如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能．
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获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变． [要点提炼]
铀核裂变释放核能的计算
1．首先算出裂变反应中的质量亏损Δm. 2．根据ΔE＝Δmc计算释放的核能
计算时要注意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，则ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量．
3．若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE. 四、轻核聚变 1．聚变
两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变．聚变反应又称为热核反应． 2．聚变方程
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H＋1H→2He＋0n＋17.6 MeV.
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3．聚变发生的条件
要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10
－15
m，这要克服电荷间强大的库仑斥力作用，
要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文以上的高温． 4．重核裂变与轻核聚变的区别 反应方式 重核裂变 比较项目 重核分裂成两个或多个中等放能原理 质量的原子核，放出核能 放能多少 倍 燃料储量情况 核废料 聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多 处理难度 五、粒子
1．“基本粒子”不基本
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轻核聚变 两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3～4聚变燃料储量丰富