第五节引入新课的内容提到了比结合能, 所谓的比结合能, 其实就是原子核的总结合能除以核子总数得来的那个比值, 它还有个名字叫作平均结合能, 接着要说明的是, 比结合能这个数值越大, 就意味着原子核本身是越稳定的, 而那些质量处于中等位置的原子核, 它们的比结合能是比较高的, 并且这些原子核是比较稳定的。
结合能核子数稳定最大最稳定。关于核能的获取, 需要明白在将较重的核分裂为中等大小的核, 以及把较小的核合并成中等大小的核这两种过程里, 都有可能释放出能量。
核电站以及原子弹、氢弹等核武器, 利用的就是这些核能。那么在这些装置里面, 核能究竟是怎样被转化和使用的呢? 这部分内容主要是用来引入新课程的第一部分, 也就是关于核裂变与链式反应的介绍。
1.核裂变是指一个重的原子核分裂成了两个或者多个质量中等的原子核的这一具体过程, 在这一过程中会释放出巨大的能量,那么像这样的一种涉及重新组合的变化的现象就被人们统称作是核裂变。
铀核裂变：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2.链式反应指的是裂变聚变初中物理, 某一个原子核发生裂变之后会引起其他原子核接着发生裂变, 于是核裂变的过程就会持续下去, 并且会源源不断地把核能释放出来。这种类型的核反应我们就把它叫做链式反应, 而这里还涉及到了比较轻的原子核。
引发自发进行的链式反应是这样的情况, 这里面有两个关于反应特点的部分需要你注意, 第一部分是说235U这种元素能够俘获具有各种能量的中子来发生裂变, 第二部分是说238U只有当它俘获能量大于1MeV的中子的时候才能发生裂变, 而且发生的几率非常小, 这是因为235比238的天然储量要少得多, 接下来是说到反应需要满足的条件, 第一个条件就是必须存在持续不断的什么, 第二个条件是裂变物质也就是铀块的体积必须要达到临界体积这个标准, 第三个条件是最好是选用什么样的东西。
一、核裂变必须发生, 链式反应也必须发生, 只有这样才可能发生中子超过高浓度二零三五铀的情况。
接着来看第二部分的内容, 也就是核聚变以及受控的热核反应这两个方面。
1.对于轻核聚合成较重的原子核时会释放能量, 这种类型的核反应在专业上被称作核聚变。具体的实例表现为, 氢的原子核相互聚合在一起形成更重的氦核等等。
要实现该过程的条件是, 必须想办法让那些轻核彼此间的距离缩小到极小的范围, 也就是大约一负15次方米这个数量级以内, 同时还要保证这些原子核自身拥有足够的动能或者是运动速度, 在这种情况下轻核才有机会真正地发生聚变现象。
【特别说明】从目前的技术角度来看, 想要达到上述提到的那些苛刻条件其实存在两种主要的途径, 首先是第一种办法就是直接采用加速器的设备对相关的原子核进行高速轰击从而促使它们靠近接触, 可是这种方式在实际应用中并不具备太高的经济效益或者说成本太高。
②把原子核加热到几百万摄氏度以上的高温, 这个方法是可行的, 因此人们又把核聚变称作热核反应。第4点, 关于它的特点: 热核反应在宇宙当中是一种非常普遍的现象, 而对受控热核反应的研究前景是十分诱人的。至于那些比较重的原子核。
10-15动能加速加热热核反应普遍三、核能利用
1.原子弹是这种爆炸性武器。(1)原理: 这种武器就是基于核裂变的那个反应道理被制造出来的；(2)分类: 根据它的内部结构来划分, 可以分成两种类型, 叫做第一种和第二种。
关于链式反应, 分为内爆式、枪式以及三这三种情况, 接着探讨核能的利用, 第二部分是氢弹, 它的弹体引爆装置包括小型原子弹, 小型原子弹由三种炸药组成, 其中包括普通炸药以及U235, 这些物质发生爆炸时涉及裂变和聚变过程, 使用的材料有氘、氚、重氢化钾等位于铀235外壳的普通炸药, 第三部分是关于核能的利用, 第三小点是核反应堆, 其中的第一小点是组成部分, 说明核反应堆是人工控制＿＿＿＿的装置, 主要由＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿及防护层等组成。
这包括了用来引发链式反应的核燃料棒, 还有由铀构成的部分；同时涵盖了用于减慢中子速度的石墨作为慢化剂；此外还提到了用镉制作成的控制棒。
接着是关于第三部分的核能利用问题, 其中第3点讲的是核反应堆的情况, 在其中的第2小部分主要讲原理方面, 第1小点提到燃料的地方是空缺的；第2小点说到慢化。
由于铀235容易捕获中子进而发生反应, 所以需要采用如__和__之类的物质作为慢化剂；第3点提到的控制棒主要是利用镉能够大量吸收中子的特性, 通过调整镉棒插入的深度来控制核反应的快慢；第3大点的效果是指核燃料以___的方式释放出来的能量, 这种能量的释放使得反应区域的温度逐渐升高。
铀棒指的是天然的铀或者是经过浓缩处理的铀, 石墨和重水吸收中子的能力非常强, 能够引发深度的裂变过程, 这就涉及到了第三部分关于核能利用的内容, 其中第三点是关于核反应堆的说明, 它的第四小点提到了具体的应用场景, 第一个小点指出核电站是利用铀原子核分裂时所释放出来的能量来让水汽化变成蒸汽, 然后这些有水蒸气通过特定的管道或者通道去推动汽轮机运转,最终实现发电的目的裂变聚变初中物理, 所以空缺处应该填写相关的关键词汇。
把核电站里边的汽轮机、发电机这些在核岛内部负责把机械能转换成电能的设备, 弄得更小一点。这样改小之后,就能给那些比如像核动力潜艇物业经理人, 还有核动力破冰船, 乃至说是核动力航空母舰这样的大家伙, 提供动力装置了。
1.裂变反应中释放出的能量来自于(
A.核子消失变成能量, B.原子中电子和原子核之间的电势能减少, C.进入的中子消失变成能量, D.原子核的比结合能上升, 放出能量。2.下面这些核反应里, 哪个表示的是核裂变过程?
)A．B．
C．D是选项DB。在课堂上练习的第三题中, 图片显示的是核反应堆的结构示意图, 关于对核反应堆的知识掌握情况, 下面的说法哪个是正确的呢? 第一种说法认为铀棒就是核燃料, 它的核心组成部分是铀238。第二种说法提到石墨的功能是用来吸收中子的。第三种说法指出镉棒的作用是使中子减速。
第四种说法强调水泥防护层的主要职责是阻挡γ射线, 以此来防止放射性造成的危害。正确的答案是D。接着看课堂练习的第四题。在日本福岛第一核电站发生地震之后, 在短短的几秒时间里, 工作人员就把控制棒插进了核反应堆的核心位置, 从而让铀产生的裂变链式反应停止了下来。
但是, 随后到来的海啸把发电机组里的冷却系统给毁掉了。因为之前发生裂 产物里的铯元素和钡元素等等, 还在继续发生衰变现象, 它们不断地释放出能量, 这就导致核燃料棒的温度一直在持续升高。那么接下来需要判断的说法中, 哪一个是正确的。
A.控制棒是通过吸收中子的这种方式来获取对核反应进行控制的, 这个说法是正确的。衰变过程所释放出的射线之中, 阿尔法射线的穿透能力并不是最强的, 因此那个选项是错误的。
日本后来朝反应堆里面灌注海水, 这个行为既可以起到降温的作用, 也能让物质的衰变速度变得缓慢一些, 这种做法确实是为了把核污染的程度上控住。核裂变之后留下的产物, 像铯和钡这些原子的质量, 有可能比铀原子本身的还要大。
课堂练习的第5题内容是说在2021年的11月3日上午这段时间, 清华大学里面的王大中院士在北京的人民大会堂那里被授予了被评为在2020年那一度的国家最高科学技术奖, 王大中院士他是带领着清华大学内部研究核能的那一个团队, 他们是以将核能的安全性提高当作自己最主要的学术理念, 最终是非常成功地走出了一条具有以固有安全作为主要特性的先进核能技术发展的路线。
下列说法中, 能够被确认是正确的是那一个, 也就是选择项B。这里谈到了两个轻核结合成质量较大的核的这个核反应现象。在这个变化的过程中, 核子的比结合能这个数值会增加。接着是【课堂练习】里的第6题, 题目问重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径, 关于这两种过程, 下列的说法中正确的是哪一个。
答案选C是说裂变和聚变都可以释放出巨大的能量。最后是【课堂练习】第7题, 2021年5月我国的“人造太阳”工程成功创造了新的世界纪录。这个记录包括了实现了可重复的1.2亿摄氏度下运行101秒, 以及实现1.6亿摄氏度下运行20秒的等离子运行状态。
人们常说的人造太阳, 其真实身份其实是一种全超导托卡马克核聚变实验装置。这种新纪录的诞生与创造, 明确地表明我国在开发核聚变能源方面所掌握的技术水平, 如今已经迈入了世界先进行的行列之中。下面这些关于核聚变的内容中, 正确的那个选项是哪一个呢?
先说A项, 我国的大亚湾核电站用的是核裂变技术来发电的, 不是核聚变, 所以A不对。再看B项, 不是任何两个原子核都能发生聚变的, 只有满足一定条件的原子核才可进行聚变反应, 因此B是错的。
接着看C项, 当两个轻核结合成了质量比较大的原子核时, 这个过程会释放出巨大的能量, 而根据质能方程的原理, 这意味着核子的比结合能是一定会增大的, 所以C这一条说法是对的。
然后看D项, 既然有能量释放出来, 根据质能 关系, 必然伴随着质量的亏损, 也就是说生成物的总质量要小于原来两个轻核的质量之和, 并不相等, 所以D也是错误的。综上所述, 正确答案就是C了。
（课堂练习）第8题是一道多选题, 题目说的是铀核在被中子轰击之后, 分裂成了两块差不多一样质量的碎块, 这种核反应类型被正式定名为核裂变。在1947年, 咱们国家的科学家钱三强还有何泽慧, 他们俩在一场实验里头, 亲眼看到了。