核反应: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。
研究表明
原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大,但是二者之间并不成正比关系。其核子的平均质量与原子序数有如图的关系:核子的平均质量是:原子核的质量/核子数。
01
裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的核,释放核能的反应叫做裂变。把轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应叫做聚变。
铀核裂变的产物是多种多样的,有时裂变为氙(Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡(Ba)和氪(Kr)或者锑(Sb)和 铌(Nb),同时放出2~3个中子。铀核还可能分裂成三部分或四部分,不过这种情形比较少见。
铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是:
铀核的裂变 1939年12月,德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现,用中子轰击铀核时,铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的,一种典型的反映是裂变为钡和氪,同时放出三个中子,其核反应方程是:
裂变中释放出巨大的能量,在上述裂变中,裂变后的总质量小于裂变前的总质量,质量亏损:释放出的能为:
在这个反应中释放的能量可以计算如下:
反应中释放的能量:△E= △mc2=141MeV.说明:如果1克铀全部裂变,它放出的能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。
铀核裂变时,同时释放出2~3个中子,如果这些中子再引起其他U235核裂变,就可使裂变反应不断地进行下去,这种反应叫做链式反应。
1
链式反应
用中子轰击铀核时,铀核发生了裂变,释放出的中子又引起了其他铀核的裂变,也就是链式反应。
由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程,叫做核裂变的链式反应。
使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积,相应的质量叫做临界质量。
2
原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克,TNT当量2.2万吨,试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压,致使一座30米高的铁塔被熔化为气体,并在地面上形成一个巨大的弹坑。
在半径为400米的范围内,沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质,半径为1600米的范围内,所有的动物全部死亡。“原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊,他想起了印度一首古诗:“漫天奇光异彩,有如圣灵逞威,只有一千个太阳,才能与其争辉.我是死神,我是世界的毁灭者。”
美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤.在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团,爆炸产生的气流、烟尘直冲云天,高达12英里多.广岛市区80%的建筑化为灰烬,64000人丧生,72000人受伤,伤亡总人数占全市总人口的53%.长崎市60%的建筑物被摧毁,伤亡86000人,占全市37% 。
3
核防护
(1)核爆炸瞬时效应防护。
①利用工事进行掩蔽
②在开阔地面上的人员,当发现核爆闪光时,立即背向爆心卧倒,可减轻伤害。
(2)放射性沾染防护。
①避开在沾染区或高照射量率的地区行动
②及时穿戴个人防护器材,防止人体受沾染
③人员通过沾染区时尽量乘坐车辆,在沾染区作业时要尽量缩短时间
④进入沾染区执行任务的人员,可服用抗辐射药,以减少放射性物质在人体内的存留
02
核电站
解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
核聚变资源可使用几亿年。
习题演练
1. 下列说法正确的是( )
A.核裂变只能用于制造原子弹,在其他方面没有什么用处
B.目前,核聚变只能用于制造氢弹
C.核裂变既可用于核发电,又可用于制造氢弹
D.核裂变既可用于制造氢弹,又可用于核潜艇
2. 我国宋级核潜艇的动力来自核裂变产生的能量.核裂变的一种可能反应是
→
kX,下列说法正确的是( )
A.X是质子,k=9
B.X是质子,k=10
C.X是中子,k=9
D.X是中子,k=10
习题解析
1. B
【解析】
A、核裂变还应用在核能发电上,不符合题意;
B、目前,核聚变只能用于制造氢弹,符合题意;
C、核裂变既可用于核发电,又可用于制造原子弹,不符合题意;
D、核裂变既可用于制造原子弹,又可用于核潜艇,不符合题意;
2. D
根据电荷数守恒、质量数守恒得出kx的电荷数和质量数,从而确定X为何种粒子,以及k的值。
【解析】
根据电荷数守恒、质量数守恒知,kX的电荷数为0,质量数为10,知X为中子,k=10.故D正确,A、B、C错误。
End
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