5.4核裂变与核聚变（原卷版）.docx

1、5.4 核裂变与核聚变知识点一、核裂变的发现1核裂变：铀核在被 轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变2铀核裂变用中子轰击铀核时，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UnBaKr .3链式反应中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变反应一代接一代继续下去，这样的过程叫作核裂变的 反应4临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生 反应的 体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量知识点二、反应堆与核电站1核电站：利用核能发电，它的核心设施是 ，它主要由以下几部分组成：(1)燃料： (2)慢化剂： 、 和普通水(也叫轻

2、水)(3)控制棒：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，它吸收 的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入 一些，让它多吸收一些 ，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作 2工作原理核燃料发生 释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外 ，把反应堆内的 传输出去，用于 ，同时也使反应堆冷却3核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的 ，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线核废料具有很强的 ，需要装入特制的容器， 核电站的主要部件及作用组成部分材料作用裂变材料(核燃料)浓缩铀提供核燃料减速剂(慢化剂)石墨、重水或普通水(也叫轻水)使裂变产生的快中子减速控制棒镉棒

3、吸收中子，控制反应速度热交换器水或液态的金属钠传输热量防护层厚水泥层防止放射线泄露，对人体及其他生物体造成伤害知识点三、核聚变1定义：两个 结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变2核反应方程：HHHen17.6 MeV.3条件：使轻核的距离达到 m以内方法：加热到很高的 4宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核 成氦核释放的 能5人工热核反应： 弹首先由化学炸药引爆 弹，再由 弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸6核聚变与核裂变的比较(1)优点：轻核聚变产能 ；地球上核聚变燃料氘和氚的储量 ；轻核聚变更为安全、清洁(2)缺点：核聚变需要的温度太 ，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度解决方案

4、： 约束和 约束重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大34倍例题1 关于链式反应，下列说法正确的是（）A只要有中子打入铀块，一定能发生链式反应B只要是纯铀235，一定能发生链式反应C只要时间足够长，就可以发生链式发应D铀块体积超过临界体积时，一旦中子进入就可以引发铀核的链式反应例题2 原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等，在下列反应中，属于核裂变反应的是（）A 510B+ 01n 37Li+ 24HeB 92238U 90234Th+ 24HeC

5、 714N+ 24He 817O+ 11HD 92235U+ 01n 56141Ba+ 3692Kr+301n例题3 关于核电站的核反应堆，下列说法正确的是（）A利用热中子是因为热中子的速度快，增加反应速度B在铀棒的周围放重水或普通水的目的是冷却反应堆C控制棒通过减速中子达到控制反应速度的目的D若核反应剧烈，可将控制棒插入深一些，减慢反应速度例题4 如图所示的链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是（）A中子B质子C粒子D粒子例题5 （2023春河南期末）核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其

6、中进行。以下反应属于核裂变的是（）A 1530P 1430Si+ 10eB 92228U 90244Th+ 24HeC 92335U+ 01n 54136Xe+ 3890Sr+10 01nD 1327Al+ 24He 1530P+ 01n例题6 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： 12H+ 12H 23He+ 01n，已知 12H的质量为2.0136u， 23He的质量为3.0150u， 01n的质量为1.0087u，1u931MeV/c氘核聚变反应中释放的核能约为（）A3.7MeVB3.3MeVC2.7MeVD0.93MeV例题7 我国自主研发

7、的世界首座具有第四代核电特征的核电站华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，目前处在原型堆技术研发阶段核电站使用的核燃料有一种典型的铀核裂变方程是 92235U+ 01n 56144Ba+ x1Kr+3 01n，已知 92235U质量为m1， 01n质量为m2， 56144Ba质量为m3， xyKr质量为m4，光速为c。下列说法正确的是（）A反应方程中x36，y87B该铀核裂变方程可简化为 92235U 56144Ba+ xyKr+2 01nC一次该核反应释放的能量为（m12m2m3m4）c2D只有当铀块的体积足够小时才能发生链式反应例题

8、8 （多选）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，但核子数不变D重核裂变为中等质量的核时有质量亏损，放出核能例题9 （多选）用中子轰击 92235U原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为 92235U+ 01nX+ 3894Sr+2 01n，则以下说法中正确的是（）AX原子核中含有84个中子B反应生成物的总结合能比 92235U原子核的结合能小CX原子核中核子的平均质量比 92235U原子核中核子的平均质量小DX原子核中核子的比结合能比 92235U原子核中核子的

9、比结合能大例题10 核聚变能是一种具有经济性能好、安全可靠、无环境污染等优势的新能源近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u1.661027kg（1）写出氘和氚聚合的反应方程（2）试计算这个核反应释放出来的能量（3）若有1kg的氘核全部聚变，则释放出多少MeV的能量？1. 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，

10、则聚变反应必定吸收能量C聚变必须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量D裂变与聚变均可释放巨大的能量2. （2022武功县一模）一个 92235U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为 92235U+ 01nX+ 3894Sr+2 01n，则下列叙述正确的是（）AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有141个核子C因为裂变时释放能量，根据Emc2，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数减少3. （2023春和平区期末）在下列描述核反应的方程中，属于衰变的是 ；属于裂变的是 （填写序号）。 12H+13H24He+01n

11、 24He+714N817O+11H 92238U90234Th+24He 01n+92235U34140Xe+3894Sr+201n4. （多选）铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（）A铀块的质量是重要因素，与体积无关B裂变的链式反应是直接利用裂变时产生的中子C若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D以上说法都不对5. （多选）关于核反应堆，下列说法正确的是（）A铀棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是控制反应堆的功率C铀棒的作用是控制反应堆的功率D石墨的作用是吸收中子E冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出内能6. （多选）（2023浙江模拟）核

12、能的利用可以减少碳排放，实现可持续发展和气候变化目标。近日，美国能源部称，其核聚变“国家点燃实验设施”向目标输入了2.05兆焦的能量，产生了3.15兆焦的聚变能量输出。下列说法正确的是（）A该核反应的方程可能是 92235U+01n56144Ba+3689Kr+301nB该核反应需要极高的温度C我国的大亚湾核电站利用了核聚变产生的能量D产生3.15兆焦的能量需要3.51011kg的质量亏损7. （2023福州模拟）2022年，中国新一代“人造太阳”科学研究取得突破性进展，HL2M等离子体电流突破100万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。其中，氢核聚变的核反应方程为 12H+ 13H 2

13、4He+X，则X为 ，已知： 12H质量为m1， 13H质量为m2， 24He质量为m3，X的质量为m4，光速c，则该核反应释放的核能大小为 （请用m1、m2、m3、m4、c表示）8. 现在的核电站比较广泛采用的核反应之一是： 92235U+ 01n 60143Nd+Zr+3 01n+8 -10e+v（1）核反应方程中的v是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆（Zr）的电荷数与质量数。（2）已知铀（U）核的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，钕（Nd）核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u；又知1u1.66061027kg试计算1kg铀235大约能产生的能量是多少？9. 一个中子轰击铀核（ 92235U）可裂变生成钡（ 56141Ba）和氪（ 3692Kr）已知 92235U、 56141Ba 3692Kr和中子的质量分别是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u，已知1u的质量对应931.5MeV的能量。（1）写出铀裂变反应方程；（2）算出该核反应过程中释放的核能；（3）计算235g的235U裂变时放出的能量（NA6.021023mol1）