核聚变核裂变

【自主学习】

一、核裂变

1.铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应称为原子核的____。 2．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______。 3．铀块的________是链式反应能否进行的重要因素，通常把裂变物质能够发生链式反应的________体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做________。

4．在核电站中，常用的慢化剂有________、________和普通水(也叫轻水)；为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，这种镉棒叫做________

。 5.核电站 (1)了解核电站

核电站的核心是核反应堆，如图所示，核反应堆的主要组成部分及其作用： ①核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%—4%)制成铀棒作为核燃料，释放核能。

②中子减速剂：铀235具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，而

核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速剂使它们的速度降下来，常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通水。

③控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度。 ④保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去。

⑤热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去。 (2)核电站的优点

①消耗的“燃料”很少。

②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。 ③对环境的污染比火电站要小。

二、核聚变

1.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做________。从比结合能的图线中看，聚

变后比结合能增加，因此反应中会________能量。

2．发生聚变的条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到________以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的________。

3．当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的________使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服________，碰撞时十分接近，发生聚变。因此，聚变又叫________反应。

4．为了解决实现核聚变的难点，科学家设想了两种方案，即磁约束和________。________是目前性能最好的一种磁约束装置。

【典型例题】

【例1】关于重核的裂变，以下说法中正确的是( )

A．铀235被中子轰击后都会分裂成两块质量差不多的碎块，同时放出几个中子 B．铀235被中子轰击后二者都会发生分裂 C．要使铀块发生链式反应，其体积必须足够大

D．铀235分裂成两个中等质量的核，比结合能减小，放出核能

【例2】用中子轰击铀核(23514192

92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡( 56Ba)和氪(36Kr)两部分，放出3个中子。各个核和中子的质量如下：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，算出反应中释放的核能。

【例3】以下说法正确的是 ( )

A．聚变是裂变的逆反应

B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量

C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然聚变过程是吸收能量的 D．裂变与聚变均可释放巨大能量

【例4】一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是

A．核反应方程是1H＋1→3

10n―1H＋γ B．聚变后应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3

C．辐射出的γ光子的能量ΔE＝(mh

3－m1－m2)c D．γ光子的波长λ＝(mm21＋m2－3)c

【例5】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u。 (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？

(3)平均每个核子释放的能量是多少？

【课后练习】

1．下列核反应中，表示核裂变的是( )

A. 23892U→234 90Th＋42He B.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋31

0n C.3015P→3014Si＋01e D.94Be＋42He→12 6C＋10n

1

2．关于铀核裂变，下述说法正确的是( )

A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核 B．铀核裂变时还能同时释放2—3个中子

C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 3．关于重核的裂变，以下说法正确的是( ) A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应

C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小

D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能

4．2009年9月，山东荣成石岛湾核电站开工，计划总装机规模400万千瓦。核电站与火电站相比较，其优势在于( )

A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量 B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭 C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站 D．核电站比火电站更容易建造

5．在核反应方程式 92U＋0n→38Sr＋ 54Xe＋kX中( ) A．X是中子，k＝9 C．X是质子，k＝9

235

235

1

90

136

A．裂变，核燃料为铀 B．聚变，核燃料为铀 C．裂变，核燃料为氘 D．聚变，核燃料为氘

9．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是( )

303002341A.15P→14Si＋1e B.1H＋1H→2He＋0n 1414 02382344

C. 6C→ 7N＋－1e D. 92U→ 90Th＋2He 10太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地( ) A．衰变反应 B．人工核反应 C．裂变反应 D．热核反应 11．下列关于聚变的说法中，正确的是( ) A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功

B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应

C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应 D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应 12．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方式，但只有重核的裂变被人类和平利用，其原因是轻核聚变( )

A．产能效率不高 B．核燃料储量不够丰富 C．核废料的处理比较困难 D．反应速度的控制比较困难

13．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下面关于它们的说法中正确的是( ) A．裂变和聚变过程中都有质量亏损

B．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加 C．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损 D．裂变和聚变过程中质量都有增加 14．现有三个核反应方程：

2424 [**************]①11Na→12Mg＋－1e ② 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n ③1H＋1H→2He＋0n 下列说法正确的是( )

A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变 B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变 C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变 D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变 15．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置 (又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )

2341

A．“人造太阳”的核反应方程是1H＋1H―→2He＋0n

2351141921

B．“人造太阳”的核反应方程是 92U＋0n―→ 56Ba＋36Kr＋30n

2

C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc

12

D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc

2

234

16．已知核反应方程1H＋1H―→2He＋X。若用c表示光速，则( )

2

A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c

2

B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c

2

C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c

2

D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c

2

B．X是中子，k＝10 D．X是质子，k＝10

235

1

94

6．一个 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为 92U＋0n―→X＋38Sr＋20n，则下列叙述正确的是( )

A．X原子核中含有86个中子 B．X原子核中含有141个核子

C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc，所以裂变后的总质量数增加 D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量减少

7．下列核反应方程中，符号“X”表示中子的是 ( )

1417 A． 4Be +2He→126C+X B．7N+2He→8O+X 1202239239 C．204Hg+n→Pt +2H+X D．U→1800789293Np+X 8．目前核电站利用的核反应是( )

1

9

4

4

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