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核反应 核能

核反应 核能

§22.5 核反应 核能

1.质子是由____发现的,发现质子的核反应方程式是______。中子是由____发现的,发现中子的核反应方程式是______。

2.一个锂核(Li 7

3)受到一个质子的轰击,变成两个α粒子,这一过程的核反应方

程是________。

3.下列说法正确的是

A .自由核子结合成原子核时,一定遵守质量守恒

B .在发生核反应时,反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量

C .发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应是放能反应

D .发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应必须吸收能量才能发生核反应

4.用α粒子轰击铍核Be 9

4时,得到C 126,同时放出一种射线.关于这种射线,下

面说法中正确的是

A .它来自于原子核

B .它能穿透几厘米厚的铅板

C .它在磁场中不发生偏转

D .它是一种频率很高的电磁波

5.对公式ΔE =Δmc 2的正确理解是

A .如果物体的能量减少了ΔE ,它的质量也一定相应减少Δm

B .如果物体的质量增加了Δm ,它的能量也一定相应增加Δmc 2

C .Δm 是某原子核在衰变过程中增加的质量

D .在把核子结合成原子核时,若放出的能量是Δ

E ,则这些核子质量和与组成原子核的质量之差就是Δm .

6.关于原子核的核能,下列说法正确的是

A .核子组成原子核所释放的能量

B .核子组成原子核时由于质量亏损所释放的能量

C .核子组成原子核所需要的能量

D .原子核分裂成核子的过程中,由质量亏损所释放的能量

7.完成下列核反应方程:

___________C n N 1461014

7

+→+ He ________n B 421010

5

+→+ ________Co H Fe 57272

156

26+→+

高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能

第3节 核反应和核能 知识点1 原子核的组成 放射性及放射性同位素 1.原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子.质子带正电,中子不带电. (2)基本关系 ①核电荷数=质子数(Z )=元素的原子序数=核外电子数. ②质量数(A )=核子数=质子数+中子数. (3)X 元素的原子核的符号为A Z X ,其中A 表示质量数,Z 表示核电荷数. 2.天然放射现象 (1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明原子核具有复杂的结构. (2)放射性和放射性元素:物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素. (3)三种射线:放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线. 3.放射性同位素的应用与防护 (1)同位素:具有相同质子数和不同中子数的原子核. (2)放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同. (3)应用:消除静电、工业探伤、作示踪原子等. (4)防护:防止放射性对人体组织的伤害. 知识点2 原子核的衰变、半衰期 1.原子核的衰变 (1)定义:原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化. (2)分类: α衰变:A Z X→A -4Z -2Y +4 2He β衰变:A Z X→ A Z +1Y + 0 -1e γ辐射:当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射. (3)两个典型的衰变方程: ①α衰变:238 92U→234 90Th +4 2He ; ②β衰变:234 90Th→234 91Pa +0 -1e.

核能的利用及其利弊

核能利弊 福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故后,日本政府已宣布疏散核电站 周边20公里范围内的居民,并要求20公里至30公里范围内的居民留在室内避难。但随着核辐射危机的持续,该区域希望主动疏散避难的民众增多,生活必需品等物资补给也都比较困难,是否需要扩大疏散范围成为一个议题。 中新社东京3月30日电东京电力公司最高管理层30日下午举行记者会, 再次为核事故进行公开道歉。该公司董事长胜俣恒久首次明确表示,发生核泄漏事故的福岛第一核电站1~4号核反将被废弃。日本官房长官枝野幸男则暗示,该核电站另外两个反应堆也将成为废堆。日本政府还决定紧急叫停14座新增核电反应堆的计划,对其能源政策进行全面修正。 截至目前,日本核电站已有2台机组起火、3台机组发生爆炸、3个反应 堆堆芯出现融化,8台机组冷却系统出现故障,这是历史上首次发生群堆核电事故。上个世纪两次著名的核电事故——1979年美国三哩岛和1986年前苏联切尔诺贝利核电事故都仅是一个反应堆造成的。法国安全机构负责人安德鲁-克劳德·罗科斯塔称:福岛核电站事故比三哩岛事故更为严重,但不如切尔诺贝利事故影响大。 随着事态影响的不断扩大,人们已经认识到即便拥有如此先进技术的日 本,对核电事故的控制能力也无法做到“坚不可摧”。曾被视为“清洁高效”的核能被认为是日本解决能源贫乏问题的希望,但这个一度宣称要“核能立国”的国度,现在也不得不反思这个计划能否再坚持下去。 而日本核电事故也正引发“蝴蝶效应”,民众对核电的恐慌正在全球蔓延。 成为全球核电产业未来必须面对的最大挑战。日本大地震引发的核安全危机让日本核电产业的美梦濒临破灭。在安全和高效运行近30年后,灾难突然到来,让这个岛国最终没能逃脱核电魔咒。 这个事故,人们开始对核能不得不重新审视,核能,到底是英雄还是混蛋 呢? 对于这个问题,我们得先对核能有些了解。 核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,将水加热成高温高压,核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍),比较起来所有需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%-4%,其余皆为无法产生核分裂的铀238。 举例而言,核电厂每年要用掉80吨的核燃料,只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤,需要515万吨,每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气,需要143万吨,相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。换算起来,刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。核能还具有以下一些优点: 1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。 4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。 wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();},

原子核、核反应练习题

原子核 教学目标 1.通过人类认识原子核组成的过程复习,使学生明确认识依赖于实践;科学的认识源于科学家们的科学实验与研究探索.从而培养学生的科学态度与探索精神. 学生应知道一些重要的物理事实:天然放射性的发现,质子、中子、放射性同位素的发现等,恰恰是明确原子核组成的实验基础. 2.掌握衰变及原子核人工转变的规律——质量数守恒、核电荷数守恒.学生应能根据实际写出正确的核反应方程.应用衰变规律分析解决相关问题,并明确半衰期的意义. 3.明确核力、结合能、平均结合能、质量亏损、爱因斯坦质能方程的意义,并掌握其应用——获得核能的途径(裂变、聚变). 教学重点、难点分析 1.放射性元素衰变时,通常会同时放出α、β和γ三种射线,即α、β衰变核反应同时放出γ射线(释放能量).在某些特殊情况下,某些放射性元素只放出α或只放出β射线.但任何情况下都不会只放出γ射线,γ射线只能伴随α或β射线放出.发现放射性同位素的同时,发现正电子的核反应可称为放射性同位素的+β衰变,其核反应方程为 放射性元素的半衰期只决定于原子核的性质,与元素所处物理、化 对应质量关系

2.写四类核反应方程,即衰变、人工转变、裂变、聚变核反应时,要遵循三个守恒,即质量数、荷电核数、能量守恒.但要以核反应的事实为基础,不能仅根据质量数、荷电核数两个守恒而书写出事实上不存在的核反应.另外,核反应通常是不可逆的,方程中只能用“→”连接并指示反应方向,而不能用“=”连接. β衰变与+β衰变中,新原子核的荷电核数的变化,可理解为在原来的核中有: 3.△E=△mc2这一爱因斯坦质能关系式,是释放原子核能的重要理论依据.具体应用之计算核能时要注意单位的统一,△m单位是“kg”,△E单位是“J”;若△m单位是“U”,则△E的单位是“MeV”. 此结论可在计算中直接应用. 4.裂变与聚变均是释放原子核能(结合能)的核反应,应理解为反应后均发生质量亏损,所以都释放出核能以γ光形式辐射;重核裂变、轻核聚变都是变成中等质量核,即都是由核子平均结合能小的核变成核子平均结合能大的核;又都是在一定条件下才能完成的核反应,即必须先吸收能量(有中子轰击或超高温存在),再释放能量;是由于生成新核的核子平均结合能大,所以反应吸收的能量小于核子平均结合能与核子数乘积(释放的能量). 5.在无光子辐射的情况下,核反应中释放的核能转化为生成新核与粒子的动能.此种情况可应用动量守恒与能量守恒计算核能. 教学过程设计 教师活动 问:人类是怎样认识到微观原子核的组成的? 再通过以下具体问题引导同学回答: 学生活动 同学们看书、讨论.

核反应、核能与裂变.doc

核反应、核能与裂变 --示例教学重点:核的人工转变和核能的计算 教学难点:核能的计算 教学示例: 、人工核转变 1、质子的发现 卢瑟福 2、中子的发现 查德威克 二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 4、核能的计算例题1:已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损 为 0.0040 X 10-27kg,则此过程中释放的能量为多少? 解:根据爱因斯坦的质能方程知 =ev =2.2 mev 例题2:静止的锂核 在俘获一个中子后,生成一个氘核和一个粒子,并释放4.8mev

的能量.(1)写出核反应方程式(2)计算反应过程中的质量亏损 (2)根据爱因斯坦的质能方程知: 三、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核,释放核能的反应叫 裂变. 四、铀核的裂变 1、裂变方程具有多样性 2、核能的释放举例计算铀核裂变过程 释放的能量3、链式反应动画演示此过程 五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆 六、作业v/p

--示例教学重点:核的人工转变和核能的计算 教学难点:核能的计算 教学示例: 、人工核转变 1、质子的发现 卢瑟福 2、中子的发现 查德威克 二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 4、核能的计算例题1:已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损 为 0.0040 X 10-27kg,则此过程中释放的能量为多少? 解:根据爱因斯坦的质能方程知 =ev =2.2 mev 例题2:静止的锂核

在俘获一个中子后,生成一个氘核和一个粒子,并释放4.8mev 的能量.(1)写出核反应方程式(2)计算反应过程中的质量亏损 (2)根据爱因斯坦的质能方程知: 三、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核,释放核能的反应叫 裂变. 四、铀核的裂变 1、裂变方程具有多样性 2、核能的释放举例计算铀核裂变过程 释放的能量3、链式反应动画演示此过程 五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆 六、作业v/p

知识讲解 核能、核能的利用

物理总复习:核能、核能的利用 编稿:xx 审稿:xx 【考纲要求】 1、知道核力及结合能、质量亏损等概念 2、会配平和书写核反应方程式 3、知道核能获取的两种方式,了解核反应堆的主要组成部分, 能进行简单的有关核能的计算问题 【考点梳理】 考点一、核能 要点诠释: 1、核力 核子间作用力。其特点为短程强引力:作用范围为2.0×10-15m,只在相邻的核子间发生作用。 2、核能 核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能,亦称核能。 比结合能:结合能与核子数之比称做比结合能,也叫平均结合能。比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。 不同原子核的比结合能是不一样的,由比结合能曲线可以看出:中等大小的核比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大),这些核最稳定。 3、质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E=mc2说明物体的质量和能量之间存在着一定的关系,一个量的变化必然伴随着另一个量的变化。核子在结合成原子核时放出核能,因此,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小△m,这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能△E=△mc2;反之,由核能也可求出核反应过程的质量亏损。 4、△E=△mc2是计算核能的常用方法。在具体应用中要注意单位制的统一及不同单位的换算。若质量单位取原子质量单位u,则: 此结论亦可在计算中直接应用。另外,在无光子辐射的情况下,核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能。因而在此情况下可应用力学原理—动量守恒和能量守恒来计算核能。 5、质能方程的理解 对于质量亏损,切忌不能认为这部分质量转化成了能量,质能方程的本质是:第一,质

反应堆材料辐照损伤概述

反应堆材料辐照损伤概述 【摘要】随着能源问题日益严峻,发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟,但仍存在很多难以解决的技术问题。反应堆材料的辐照损伤问题直接关系到反应堆的安全性和经济性。本文对反应堆燃料芯块、包壳、压力容器的辐照损伤机理进行了概述,并提出一些减小辐照效应的措施。 【关键字】辐照损伤燃料芯块包壳压力容器材料 一、引言 随着能源问题日益严峻,发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟,但仍存在很多难以解决的技术问题。其中,反应堆材料的辐照损伤问题尤为重要。材料的辐照损伤问题与反应堆的安全性和经济性有密切的关系。甚至直接关系到未来反应堆能否安全稳定运行。 关于反应堆的材料辐照损伤问题,主要包括三个方面:燃料芯块的辐照损伤,包壳的辐照损伤,压力容器的辐照损伤。深入认识和了解这三方面的问题,并讨论有关缓解措施具有极大地研究价值。 二、水冷堆燃料芯块的辐照损伤 1.燃料芯块的结构与辐照损伤 水冷堆燃料芯块为实心圆柱体,由低富集度UO2粉末经混合、压制、烧结、磨削等工序制成。为了减小轴向膨胀和PCI(芯块-包壳相互作用),芯块两端做成浅碟形并倒角。芯块制造工艺必须稳定,以保证成品芯块的化学成分、密度、尺寸、热稳定性及显微组织等满足要求。 燃料芯块中的铀在辐照过程中会发生肿胀,造成尺寸的不稳定性和导热性能的下降。随着燃耗的增加,铀的力学性能和物理性能将发生变化,铀将变得更硬、更脆,热导率减小,燃料包壳的腐蚀作用也在加剧。对燃料芯块辐照损伤的认识和研究,一方面有助于了解在役燃料元件的运行状态和使用寿命,及时地发现并解决问题;另一方面根据辐照特性,可以采取适当的措施增强燃料元件的性能,进一步提高核电的经济效益。 2.辐照条件下燃料芯块微观结构的演化 燃料芯块在辐照过程中,辐射与物质相互作用的方式可以分为原子过程和电子过程两大类。原子过程主要产生位移效应,位移效应的主要产物是间隙-空位对。而电子过程主要产生电离效应,其主要产物是电子-离子对。 燃料芯块在辐照过程中,将产生能量很高的裂变碎片,造成严重的辐照损伤,并伴有大量的原子重新分布,尤其是裂变产物中的氙和氪,产额高,又不溶于固体,在辐照缺陷的协同作用下形成气泡,造成肿胀。另外,固体裂变产物具有很强侵蚀作用,将使芯块发生应力腐蚀而开裂。 3.燃料芯块辐照损伤机理和宏观性能变化 (1)辐照肿胀 辐照会引起体膨胀,称辐照肿胀。燃料芯块中所使用的重要金属铀,其单晶体会显示出特殊的辐照生长现象。在辐照过程中,铀的晶体线度发生异常变化。引起燃料辐照肿胀的根本原因是裂变产物的积累。发生肿胀一方面是由于铀原子的固体裂变产物以金属、氧化物、盐类等形态与燃料相形成固溶体或作为夹杂物存在于燃料相中,裂变产物的总体积超过了裂变前裂变原子所占的体积(一般在2-3%),另一方面是由于在金属中形成了大量的裂变气泡

高三物理核能

原子物理单元测试 说明:本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分,请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内,第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分,考试时间90分钟. 第Ⅰ卷(选择题共40分) 一、本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分. 1 .1999年9月18日,中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家.下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式 是 ( ) A. N 147 +He 42→O 178+H 1 1 B. U 23592+n 10→Sr 9038+Xe 13654+10n 10 C. U 23892 →Th 23490+He 4 2 D. H 21+H 3 1→He 42+n 1 解析:本题考查重核裂变和轻核聚变的核反应方程.“两弹”是指原子弹和氢弹,原理 分别为重核裂变和轻核聚变,B 为重核裂变方程之一,D 为轻核聚变方程.故正确选项为BD. 答案BD 2.下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图,由天然放射性元素钋(P o )放出 α射线轰击铍时会产生粒子流a ,用粒子流a 打击石蜡后会打出粒子流b ,经研究知道 ( ) A.a 为质子,b 为中子 B.a 为γ射线,b 为中子 C.a 为中子,b 为γ射线 D.a 为中子,b 为质子 解析:本题考查查德威克发现中子的实验装置.选项D 正确. 答案D 3.下列说法正确的是 ( ) A.α射线和γ射线都是电磁波 B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流 C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期 D.原子核经过衰变生成新核,则新核的总质量总小于原核的质量 解析:组成α射线的粒子是氦原子核,γ射线是高频电磁波,A 错.β射线是原子的核内中子转变成质子时放出的电子流,B 错.原子核衰变的半衰期由原子核本身决定,与它所

高中物理专题复习专题7 原子核 核能

专题7原子核核能 雷区扫描 本部分常见的失分点有: 1.核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒应用不灵活. 2.α、β、γ射线特点掌握不准确. 3.爱因斯坦质能方程理解不清及运算不准确. 造成失误的根本原因:一是记忆性的知识记得不牢;二是E=mc2的含义不明白;三是运算能力差. 排雷示例 例1. 天然放射属于元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成208 82 P b(铅).下列 论断中正确的是 A.铅核比钍核少24个中子 B.铅核比钍核少8个质子 C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变 D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 雷区探测 本题考查衰变过程中质量数、电荷数守恒及原子核的组成. 雷区诊断 设发生α衰变x次,β衰变y次,则质量数守恒,得:232-4x=208 所以x=6. β衰变是中子转变成电子和质子,由电荷数守恒,得:90-2x+y=82 所以y=4. 因此,选项D正确. 发生6次α衰变,钍核中子数减少2×6=12个,发生4次β衰变,钍核中子数又减少4个,中子数共减少16个,选项A错误.由核电荷数可直接判定钍核质子数减少90-82=8个,选项B正确. 正确解答BD 例2. 关于α、β、γ三种射线,下列说法中正确的是 A.α射线是原子核自发放射出的氦核,它的穿透能力最强 B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透能力 C.γ射线一般伴随着α或β射线产生,它的穿透能力最强 D.γ射线是电磁波,它的穿透能力最弱 雷区探测 本题考查三种射线的本质及特点. 雷区诊断 α射线是原子核发生α衰变放出的氦核流,它的电离能力强,但穿透能力弱;β射线也是原子核发生β衰变放出的电子流,具有较强的电离能力和穿透能力;γ射线是一种电磁波,一般伴随着α或β射线产生,它的穿透能力强,电离能力弱. 正确解答 C 例3. 下列说法中正确的是

核能的利用和安全

核能的利用和安全 摘要: 从19世纪以来,人类发现了核能之后,核能的利用开始进入人们的视野,可以作为最新型的大杀伤力武器和最清洁能源之一的它,人们对他的研究从未停止.方向主要有两个,一个主要是利用核能来产生电力,而另一方面,则是制造核武器..核能(或称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量.是种目前为止能源利用率较高和最为清洁的能源之一,而核武器是利用原子核裂变或聚变反应,瞬间释放出巨大能量,造成大规模杀伤和破坏作用的武器。 关键词: 核能,核武器,原子能,核裂变,核聚变,能量,核事故 正文: 核能(或称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量,核能通过三种核反应之一释放:1、核裂变,打开原子核的结合力。2、核聚变,原子的粒子熔合在一起。3、核衰变,自然的慢得多的释能形式。 核武器 在核能被发现之后,首先使用的是制造核武器,核武器是战略威慑和扼制常规战争的主要手段,例如原子弹、氢弹、中子弹等.核能是核裂变或聚变反应释放的巨大能量,例如1克铀在裂变时,它的原子核产生的爆炸力相当于20吨 TNT炸药的能量。因此具有很高的利用价值。 目前来看,一旦发生核战争,全球的各种核武器足以毁灭整个地球,因此这样的“核战争”中没有赢家,只有自我毁灭。核武器即使在战争中不直接使用,也在高科技局部战争中起着重要的威慑作用。美国于1945年8月6日和9日先后在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹,示了原子弹空前的杀伤和破坏力,而到目前为止,日本也是唯一一个在战争中遭受到核打击的国家.

原理: 核武器是指利用核裂变或聚变反应释放的巨大能量而产生爆炸 作用,核武器爆炸,不仅释放的能量巨大,而且核反应过程非常迅速,微秒级的时间内即可完成。因此,在核武器爆炸周围不大的范围内形成极高的温度,加热并压缩周围空气使之急速膨胀,产生高压冲击波。地面和空中核爆炸,还会在周围空气中形成火球,发出很强的光辐射。核反应还产生各种射线和放射性物质碎片;向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用,造成电流的增长和消失过程,其结果又产生电磁脉冲。这些不同于化学炸药爆炸的特征,使核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。 威力: 然而,核武器却是恐怖的,据联合国和日本1986年在北京共同举办的《核战争威胁与核能和平利用展览》介绍,广岛原子弹爆炸时,"在一二秒钟内,全市40%的地方变成了焦土,92%的地方不能辨出原来的面貌.一年后,广岛宣布有118661人死于此次轰炸……至今为止,死于此次轰炸的人数已超过20万名."长崎原子弹眨眼之间毁坏了三分之一个城市.在这次轰炸中,有7.4万人死亡,7.5万人受重伤.在伤亡人员中,很多人就是受到放射性沾染的伤害。然而按今天核武器的破坏力来衡量,广岛,长崎原子弹都是原始核武器,其破坏能力也都是最低 限度的..由于核武器的杀伤力极大,造成的毁灭性效果并非人类所能 承担的,因此,目前世界上的核武器多起震慑作用,而并未实际投入到 战争当中去. 核能发电(核电站): 任何东西都有它的两面性,核能也不过如此。虽然核武器给人类带来了巨大的恐慌,但它所蕴含的巨大的能量也让人人们看到了有利的一面。我们目前处于和平年代,核武器并没有投入到战争当中去, 但这不代表我们没有对核能的继续研究,因为核能也能和平地利用, 造福于人类,利用核能发电的核电站就是其中的手段之一. 核能发电,就是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉,以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外(见轻水堆),其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热,

2020年高考物理考点一遍过专题58放射性、核反应、核能

专题58 放射性、核反应、核能 一、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素 1.原子核的组成:原子核是由质子和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的质子数。 2.天然放射现象 (1)天然放射现象 元素自发地放出射线的现象,首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现,说明原子核具有复杂的结构。 (2)放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。 (3)三种射线:放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。 (4)放射性同位素的应用与防护 ①放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。 ②应用:消除静电、工业探伤、作示踪原子等。 ③防护:防止放射性对人体组织的伤害。 3.原子核的衰变 (1)衰变:原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 (2)分类 α衰变:42X Y+He A A Z Z A -→ β衰变:011X Y+e A A Z Z +-→ (3)半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关。 二、核力、结合能、质量亏损 1.核力 (1)定义: 原子核内部,核子间所特有的相互作用力。 (2)特点: ①核力是强相互作用的一种表现; ②核力是短程力,作用范围在1.5×10–15 m 之内; ③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。

2.结合能 核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能,亦称核能。 3.比结合能 (1)定义: 原子核的结合能与核子数之比,称做比结合能,也叫平均结合能。 (2)特点: 不同原子核的比结合能不同,原子核的比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。 4.质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E =mc 2,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ,这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE =Δmc 2。 三、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程 1.重核裂变 (1)定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 (2)典型的裂变反应方程: 235189144192036560U+n Kr+Ba 3n →+。 (3)链式反应: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。 (4)临界体积和临界质量:裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。 (5)裂变的应用:原子弹、核反应堆。 (6)反应堆构造:核燃料、减速剂、镉棒、防护层。 2.轻核聚变 (1)定义:两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又叫热核反应。 (2)典型的聚变反应方程: 四、原子核的衰变和原子核的人工转变 1.衰变规律及实质 (1)两种衰变的比较

3.23核反应与核能(作业)

核反应与核能 1.(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是() A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 2.(2019·常德模拟)某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线,让这 三种射线进入磁场,运动情况如图所示,下列说法正确的是() A.该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大 B.C粒子是原子核的重要组成部分 C.A粒子一定带正电 D.B粒子的穿透性最弱 3.232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变,变成208 82Pb(铅)。以下说法中错误的是 A.铅核比钍核少8个质子B.铅核比钍核少16个中子 C.共经过4次α衰变和6次β衰变D.共经过6次α衰变和4次β衰变 4.若元素A的半衰期为4天,元素B的半衰期为5天,则相同质量的A 和B,经过20天后,剩下的质量之比m A∶m B为() A.30∶31B.31∶30 C.1∶2 D.2∶1 5.(多选)(2019·南通模拟)钍234 90Th具有放射性,它能放出一个新的粒子而变 为镤234 91Pa,同时伴随有γ射线产生,其方程为234 90Th→234 91Pa+X,钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是() A.X为质子 B.X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C.γ射线是镤原子核放出的 D.1 g钍234 90Th经过120天后还剩0.312 5 g 6.(多选)关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有() A.238 92U→234 90Th+42He是α衰变B.14 7N+42He→17 8O+11H是β衰变 C.21H+31H→42He+10n是轻核聚变 D.8234Se→8236Kr+20-1e是重核裂变 7.(2018·全国卷Ⅲ)1934年,约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al,产生了第一个人工放射性核素X:α+2713Al→n+X。X的原子序数和质量数分别为() A.15和28B.15和30 C.16和30 D.17和31 8.(2017·全国卷Ⅰ)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:21H+21H→32He+10n。已知21H的质量为2.013

反应堆材料实验报告

中国科学技术大学 核科学技术学院 反应堆材料实验课程 实验报告 实验名称:铁碳合金金相组织观察及硬度测试学生姓名: 学号: 专业班级: 指导老师:李远杰

一.实验目的 1.掌握金相样品的制备流程,可独立完成金相样品的制备; 2.了解淬火和回火热处理过程,并掌握RAFM钢回火态和淬火态的判断方法; 3.理解热处理对金属材料结构和性能的影响; 4.观察经淬火和回火的样品的表面晶格结构,并比较两者的不同。二.实验原理(主要阐述实验中相关过程的基本原理,如预磨和抛光的原理,腐蚀剂的选择,金相的判断,热处理原理,硬度测试原理等) 1.热处理原理 ⑴淬火:将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到马氏体以下(或马氏体附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。 ⑵回火:将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下,保温1到2小时后冷却的工艺。回火往往是与淬火相伴,并且是热处理的最后一道工序。经过回火,钢的组织趋于稳定,淬火钢的脆性降低,韧性与塑性提高,消除或者减少淬火应力,稳定钢的形状与尺寸,防止淬火零件变形和开裂,高温回火还可以改善切削加工性能。 ⑶过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线)

图1 过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线) 过冷奥氏体(指加热保温后形成的奥氏体冷却到临界点Ar1以下时,尚未转变的奥氏体)等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少,而比较注重转变的开始和结束时间,因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线,简称C曲线。C曲线是过冷奥氏体转变的动力学图。从图中可以看出过冷奥氏体转变的组织和性能可以分为3个区:珠光体(由铁素体和渗碳体相间而成的片状或粒状混合物)型转变区(A1-550℃)、贝氏体(由铁素体和渗碳体组成的机械混合物,但不是层片状)型转变区(在240-550℃之间,其中又以350℃左右为界为上、下贝氏体两个转变区) 、马氏体(马氏体是碳在体心立方α-Fe 中的过饱和固溶体)型转变区(Ms-Mf) 。 2.预磨和抛光 预磨是指通关过表面预处理清除部件上的污物,消除严重氧化、

高三物理核反应和核能

核反应核能质能方程 一、知识点梳理 1、核反应 在核物理学中,原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应.典型的原子核人工转变: 14 7N+4 2 He 17 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 12 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能 (1)核反应中放出的能量称为核能 (2)质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子质量之和.质量亏损.(3)质能方程:质能关系为E=mc2 原子核的结合能ΔE=Δmc2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核,释放出的核能的反应,叫裂变 典型的裂变反应是: 235 92U+1 n90 38 Sr+136 54 Xe+101 n 4.轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核,释放出的核能的反应叫轻核的聚变.聚变反应释放能量较多,典型的轻核聚变为: 2 1H+3 1 H4 2 He+1 n 5.链式反应 一个重核吸收一个中子后发生裂变时,分裂成两个中等质量核,同时释放若干个中子,如果这些中子再引起其它重核的裂变,就可以使这种裂变反应不断的进行下去,这种反应叫重核裂变的链式反应 二、典型例题 例1.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(v。)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核,其核反应方程式为 νe+37 17Cl→37 18 Ar十 0 -1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u,37 18 Ar核的质量为36.95691 u, 0 -1 e的质量为0.00055 u,1 u 质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为

反应堆结构与核燃料

第四章反应堆结构与核燃料 反应堆是核电站中的热源,其内部装有可以进行可控链式核反应的核燃料,源源不断地释放出能量。核反应产生的热能通过载热剂传给汽轮机作功,汽轮机带动发电机,产生的电能被输送到电网。 反应堆由堆芯、压力容器、上部堆内构件和下部堆内构件等几部分组成。反应堆安置在反应堆厂房(也称为安全壳)的正中,它的六条进出口接管管嘴支撑在作为一次屏蔽的混凝土坑(即堆坑)内,而堆坑位于一个大约10米深的反应堆换料水池的底部。参见图4.1。 图4.1 反应堆位置 - 35 -

- 36 - 图4.2 反应堆剖面图

- 37 - 图4.2是压水堆的结构简图,它可分为以下四部分: ● 反应堆堆芯 ● 堆内构件 ● 反应堆压力容器和顶盖 ● 控制棒驱动机构 4.1 反应堆堆芯 4.1.1 堆芯布置 核反应堆的堆芯位于压力容器中心,由157个几何形状及机械结构完全相同的燃料组件构成,核反应区高3.65m ,等效直径3.04m 。燃料核裂变释放出来的核能立即转变成热能,并由冷却剂导出。 在典型的燃料管理方案中,初始堆芯按燃料组件浓缩度分成三个区。所谓燃料浓缩度也称富集度或丰度,是指燃料中235U 同位素在铀的总量中所占比例。在堆芯外区放置浓缩度高的燃料组件,浓缩度较低的燃料组件则以棋盘状排列在堆芯的内区,如图4.3所示。 通常每年进行一次换料,更换约三分之一燃料组件,称为一个燃料循环。换料原则是将燃耗最深的燃料组件取走,在外区加入新燃料组件,而其余组件在堆芯中央重新布置,使功率分布尽可能均匀。在第六循环之前新加入燃料的浓缩度均为3.25%。为满足不断增长的发电需求,从第七循环开始新换燃料的富集度改为3.7% 。按照规划,今后还将采用长燃耗循环,即18个月换料方式,届时新换燃料的富集度将提高到4.45% 。 图4.3 堆芯分区布置(第一循环)

核能利用与发展论文

核能利用与发展趋势 学校:东北农业大学 学院:工程学院 班级:机化1302 学号: 姓名:

核能利用与发展趋势 Unclear energy utilization and development trend 摘要核电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强、能大规模应用的发电方式,目前,我国核电已由起步进入发展阶段,具有自主设计建造第一代核电的能力,我国已做出积极推进核电发展的重大决定,加快我国核电建设,提高核电在电力供给中的比重,这将有助于缓解电力增民与交通运输的矛盾,核能利用的发展前景将越来越广阔。 关键词核能利用前景核能发展核电 1.核电概述 核能的发展和利用是20世纪科技史上最杰出的成就之一。它通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc2,该方程式表明,质量和能量是等价的,其比例常数为光速的平方。在核能的利用中,核电厂的发展是相当迅速的,己被公认为是一种经济、安全、可靠、干净的能源,核动力技术在多数发达国家得到了巨大发展,也在很多发展中国家获得了广泛的认可。根据能源需求和能源生产结构,我国政府己制定了积极发展核电的方针,建设了秦山和大亚湾两大核电基地,中国核电建设的安全策略取得了成功。 2.核能发电 核能是原子核结构发生变化是释放出来的能量。目前人类利用核能主要有三种——重元素的原子核发生裂变和轻元素的原子核发生聚合反映时释放出来的核能或是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程,它们分别为核裂变能、核聚变能和核衰变。核裂变能 核裂变,又称核分裂,是指由较重的原子,主要是指铀或钚,分裂成较轻的(原子序数较小的)原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站的能量来源都是核裂变。早期原子弹应用钚-239为原料制成。而铀-235裂变在核电厂最常见。 重核原子经中子撞击后,分裂成为两个较轻的原子,同时释放出数个中子。释放出的中子再去撞击其它的重核原子,从而形成链式反应而自发分裂。原子核裂变时除放出中子还会放出热,核电厂用以发电的能量即来源于此。 由于每次核裂变释放出的中子数量大于一个,因此若对链式反应不加以控制,同时发生的核裂变数目将在极短时间内以几何级数形式增长。若聚集在一起的重核原子足够

高三物理第一轮复习24核反应 核能 质能方程学案 新人教版

高三物理第一轮复习24核反应核能质能方程学案新 人教版 一、知识点梳理 1、核反应 在核物理学中,原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应.典型的原子核人工转变: 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能 (1)核反应中放出的能量称为核能 (2)质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子质量之和.质量亏损.(3)质能方程:质能关系为E=mc2 原子核的结合能ΔE=Δmc2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核,释放出的核能的反应,叫裂变 典型的裂变反应是: 235 92U+nSr+136 54 Xe+101 n 4.轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核,释放出的核能的反应叫轻核的聚变.聚变反应释放能量较多,典型的轻核聚变为: 2 1H+HHe+1 n 5.链式反应 一个重核吸收一个中子后发生裂变时,分裂成两个中等质量核,同时释放若干个中子,如果这些中子再引起其它重核的裂变,就可以使这种裂变反应不断的进行下去,这种反应叫重核裂变的链式反应 二、典型例题 例1.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(v。)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核,其核反应方程式为 νe+37 17Cl→37 18 Ar十 0 -1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u,37 18 Ar核的质量为36.95691 u, 0 -1 e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小

核反应核能质能方程

核反应核能质能方程 一、考点聚焦 核能.质量亏损.爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求 核反应堆.核电站Ⅰ要求 重核的裂变.链式反应.轻核的聚变Ⅰ要求 可控热核反应.Ⅰ要求 二、知识扫描 1、核反应 在核物理学中,原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应.典型的原子核人工转变 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发觉方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发觉方程查德威克 2、核能 〔1〕核反应中放出的能量称为核能 〔2〕质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子质量之和.质量亏损.〔3〕质能方程:质能关系为E=mc2 原子核的结合能ΔE=Δmc2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核,开释出的核能的反应,叫裂变 典型的裂变反应是: 235 92U+nSr+136 54 Xe+101 n 4.轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核,开释出的核能的反应叫轻核的聚变.聚变反应开释能量较多,典型的轻核聚变为: 2 1H+HHe+1 n 5.链式反应 一个重核吸取一个中子后发生裂变时,分裂成两个中等质量核,同时开释假设干个中子,假如这些中子再引起其它重核的裂变,就能够使这种裂变反应不断的进行下去,这种反应叫重核裂变的链式反应 三、好题精析 例1.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子〔v。〕而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯〔C2Cl4〕溶液的巨桶.电子中微子能够将一个氯核转变为一个氢核,其核反应方程式为 νe+37 17Cl→37 18 Ar十 0 -1 e 37 17Cl核的质量为36.95658 u,37 18 Ar核的质量为36.95691 u, 0 -1 e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量 为931.5MeV.依照以上数据,能够判定参与上述反应的电子中微子的最小能量为〔A〕0.82 Me V 〔B〕0.31 MeV 〔C〕1.33 MeV 〔D〕0.51 MeV [解析] 由题意可得:电子中微子的能量E≥E ?=mc2-〔m Ar+m e-m Cl〕·931.5MeV

《核反应堆物理分析》名词解释及重要概念整理

第一章—核反应堆的核物理基础 直接相互作用:入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞,使其从核里发射出来,而中子却留在了靶核内的核反应。 中子的散射:散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。 非弹性散射:中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核,然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。 弹性散射:分为共振弹性散射和势散射。 111001 100[]A A A Z Z Z A A Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+ 微观截面:一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率,或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。 宏观截面:表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。 平均自由程:中子在介质中运动时,与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。 核反应率:每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。 中子通量密度:某点处中子密度与相应的中子速度的乘积,表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。 多普勒效应:由于靶核的热运动随温度的增加而增加,所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加,同时峰值也逐渐减小,这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。 瞬发中子和缓发中子:裂变中,99%以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的,把这些中子叫瞬发中子;裂变中子中,还有小于1%的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的,把这些中子叫缓发中子。 第二章—中子慢化和慢化能谱 慢化时间:裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。 扩散时间:无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。 平均寿命:在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子,直至最后被俘获的平均时间,称为中子的平均寿命。 慢化密度:在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。 分界能或缝合能:通常把某个分界能量E c 以下的中子称为热中子, E c 称为分界能或缝合能。 第三章—中子扩散理论 中子角密度:在r 处单位体积内和能量为E 的单位能量间隔内,运动方向为Ω的单位立体角内的中子数目。 慢化长度:中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。 徙动长度:快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M 。 第四章—均匀反应堆的临界理论 反射层的作用: 减少芯部中子泄漏,从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小,节省一部分燃料; 提高反应堆的平均输出功率。

高考物理一轮复习 章节训练 核反应 核能

2014年高考一轮复习章节训练之核反应核能 时间:45分钟满分:100分 一、选择题(8×8′=64′) 1.(2012·天津理综)下列说法正确的是( ) A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期 B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子 C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力 D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量 解析:半衰期由原子核内部因素决定,不受原子所处物理、化学条件的影响,选项A错误;氢原子从高能级跃迁到低能级时,要放出光子,选项B正确;从高空对地面进行遥感摄影是利用的红外线的穿透能力,选项C错误;由于轻核聚变要释放能量,根据质能方程可知选项D说法错误. 答案:B 2.激光中子是由一重原子核吸收一光子后发射一中子而产生的,光子的极限能量大约是10 MeV.假定中子从原子核上向外移开距离10-13 cm所受的力保持不变,则中子与原子核间的作用力的数量级是( ) A.10-3N B.10 N C.103N D.无法计算 解析:10 MeV=1.6×10-12J,而根据功的知识,f=1.6×10-12 10-15 N=1.6×103N,比较接近 C项. 答案:C 3.2013·广东模拟“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子,其内部一个质子变为中子,从而变成一个新核(称为子核),并且放出一个中微子的过程.中微子的质量极小,不带电,很难被探测到,人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的.关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”,衰变为子核并放出中微子,下面的说法中不正确的是( ) A.子核的动量与中微子的动量相同 B.母核的电荷数大于子核的电荷数 C.母核的质量数等于子核的质量数 D.子核的动能大于中微子的动能 解析:子核的动量与中微子的动量大小相等,方向相反,由p=2mE k可知,子核的动能小于中微子的动能,母核的电荷数等于子核的电荷数,中微子的质量极小,质量数为零.答案:ABD

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