机械建筑类第二节 核能 核技术一等奖备课ppt课件

这是一份机械建筑类第二节 核能 核技术一等奖备课ppt课件，共15页。PPT课件主要包含了问题引入，质能关系，重核裂变，链式反应，核反应堆，轻核聚变，受控热核反应，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，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。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢?
爱因斯坦给我们指出了物体的能量与它的质量的关系，即E= mc2单个的质子、中子的质量已经精确测定。用质谱仪或其他仪器测定某种原子核的质量，与同等数量的质子、中子的质量之和相比较，看一看两条途径得到的质量之差，就能推知把原子核分开需要的能量。
二、质量亏损
原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损( mass defect )。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能（把原子核分开需要的能量）。
可以看出，中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大)，这些核最稳定。
由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都伴随着巨大的能量变化。例如，1个中子和1个质子结合成氛核时,要放出的能量为2.22 MeV，这个能量以光子的形式辐射出去。1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，第一次实现了原子核的人工转变。1932年，查德威克用α粒子轰击镀原子核，实现了原子核的人工转变，发现了中子。在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。核反应中释放的能量称为核能，俗称原子能。
1938年底,德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此给出了解释:铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变( nuclear fissin ) 。
核裂变中放出中子，数目有多有少，中子的速度也有快有慢。以铀235为例，核裂变时产生两或三个中子。如果这些中子继续与其他铀235发生反应，再引起新的核裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去（如下图）。这种由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应( chain reactin ) 。
原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。这样，释放的核能就可以为人类的和平建设服务。其实，在第一个原子弹制成以前，科学家们已经实现了核能的可控释放。1942年，美籍意大利物理学家费米就主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首次通过可控制的链式反应实现了核能的释放。
两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变( nuclear fusin )。一个氛核与一个氲核聚合成一个氦核的同时放出一个中子，释放17.6 MeV的能量，平均每个核子放出的能量在3 MeV以上，比核裂变反应中平均每个核子放出的能量大3～4倍。这时的核反应方程是
要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15m 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，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，原子核要有很大的动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动能而发生核聚变呢?
有一种办法，就是把它们加热到很高的温度。当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生核聚变。因此，核聚变又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。
氢弹爆炸是不可控的热核反应。要使热核反应广泛地应用于和平建设，必须设法控制热核反应的速率,使反应能根据需要缓慢而均匀地进行。这就是受控热核反应。实现受控热核反应比实现爆炸式的热核反应要复杂得多。人类真正需要的是和平、可控地利用核聚变。2007年，我国建成世界第一个全超导托卡马克核聚变实验装置——东方超环如图，俗称“人造太阳”。2018年11月12日，中国科学院等离体子所发布消息:我国“人造太阳”取得颠覆性的突破:热功率超过10 MW;等离子体储能增加到300 kJ;等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度。
1．下列说法正确的是（　　）A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．所有的铀核俘获中子后都能裂变C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
2．下列说法中正确的是（ ）A．核力存在于原子核内的所有核子之间B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在D．若碘131的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了