《（浙江專版）2018年高中物理 第十九章 原子核 第6節(jié) 核裂變學(xué)案 新人教版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專版）2018年高中物理 第十九章 原子核 第6節(jié) 核裂變學(xué)案 新人教版選修3-5（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第6節(jié) 核__裂__變 重核的裂變 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．裂變定義 重核分裂為質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)。 2．鈾核裂變 用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是U＋n―→Ba＋Kr＋3n。 3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 當(dāng)一個(gè)中子引起一個(gè)重核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他重核裂變，且能不斷繼續(xù)下去，這種反應(yīng)叫核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 4．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件 發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于臨界體積或裂變物質(zhì)的質(zhì)量大于等于臨界質(zhì)量。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．核裂變反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，同時(shí)遵循電荷數(shù)守恒。(√) 2

2、．裂變物質(zhì)的體積需要大于等于臨界體積，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才能順利進(jìn)行。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．鈾核的裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (1)哈恩的發(fā)現(xiàn)： 1938年12月，德國(guó)物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼在利用中子轟擊鈾核時(shí)，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，向核能的利用邁出了第一步。 (2)裂變的解釋： ①核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，由于復(fù)核中核子的激烈運(yùn)動(dòng)，使核變成不規(guī)則的形狀。 ②核子分裂：核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時(shí)放出2～3個(gè)中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來越多的核能。 ③能量

3、：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量，一般來說，平均每個(gè)核子放出的能量約為1 MeV,1 kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2 800 t優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)釋放的能量。裂變時(shí)能產(chǎn)生幾萬(wàn)度的高溫。 (3)鈾核裂變的條件： ①鈾核的裂變只能發(fā)生在人為的核反應(yīng)中，自然界中不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生裂變，而是發(fā)生衰變。 ②要使鈾核裂變，首先要利用中子轟擊鈾核，使其分裂，并放出更多的中子，這些中子再去轟擊更多的鈾核，產(chǎn)生更多的中子，就形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 ③鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度很快，如不加以控制，能量在瞬間急劇釋放引起劇烈爆炸(如原子彈)。如果運(yùn)用一定辦法加以控制就可以和平利用這種巨大的能量(如核電站、

4、核潛艇等)。 [特別提醒]　裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)需要一定的條件才能維持下去： (1)要有足夠濃度的鈾235。 (2)要有足夠數(shù)量的慢中子。 (3)鈾塊的體積要大于等于臨界體積。 [試身手] 1．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時(shí)放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是(　　) A．質(zhì)子　　　　　　　 B．中子 C．β 粒子 D．α粒子 解析：選B　重核的裂變需要中子的轟擊，在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，不斷放出的高速中子使裂變可以不斷進(jìn)行下去，B項(xiàng)正確。 核電站 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．核電站定義 核電站是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆，它主要由以下幾部分組成： (1)燃料：鈾棒。 (

5、2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用石墨、重水或普通水作慢化劑。 (3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘吸收中子的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度。 2．工作原理 核燃料裂變釋放能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高。 3．能量輸出 利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電。 4．核污染的處理 為避免射線對(duì)人體的傷害和放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所造成的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線。核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要裝入特制的容器，

6、深埋地下。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要深埋地下。(√) 2．利用核能發(fā)電污染少。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 原子核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以在人工控制下進(jìn)行，使核能較平緩地釋放出來，這樣釋放的核能就可以為人類的和平建設(shè)服務(wù)。裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表所示： 組成部分 材料 作用 裂變材料(核燃料) 濃縮鈾(U) 提供核燃料 慢化劑(減速劑) 石墨、重水或普通水 使裂變產(chǎn)生的快中子減速 控制棒 鎘 吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度 反射層 石墨 阻止中子逃逸 熱交換器 水 產(chǎn)生高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電 防

7、護(hù)層 金屬套和鋼筋混凝土 防止射線對(duì)人體及其他生物體的侵害 [特別提醒] (1)核電站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成溫室效應(yīng)或酸雨的氣體和煙塵，有利于環(huán)境保護(hù)。 (2)為防止放射性物質(zhì)的泄漏，核電站一般有4道安全屏障，大大提高了核能利用的安全性。 [試身手] 2．鎘棒在核反應(yīng)堆中的作用是(　　) A．使快中子變成慢中子 B．使慢中子變成快中子 C．使反應(yīng)速度加快 D．控制反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的快慢 解析：選D　在核反應(yīng)堆中石墨起著變快中子為慢中子的作用，鎘棒起吸收中子、調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快慢的作用。D正確。 對(duì)重核裂變的理解 [典例1]　關(guān)于重核的裂變，以下說

8、法正確的是(　　) A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量 B．中子從鈾塊中通過時(shí)，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng) C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減少 D．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí)，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能 [解析]選D　根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時(shí)鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。其釋放的能量遠(yuǎn)大于等于其俘獲中子時(shí)吸收的能量。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于等于其臨界體積，如果體積小，中子從鈾塊中穿過時(shí)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生。在裂變反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒，即核子數(shù)守恒，所以核子數(shù)是不會(huì)

9、減少的。因此選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)；重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能，故D對(duì)。 核能的計(jì)算 [典例2]　U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變，產(chǎn)生Ba和Kr，同時(shí)放出能量，已知每個(gè)鈾核裂變時(shí)釋放的能量為200 MeV。 (1)寫出核反應(yīng)方程。 (2)現(xiàn)在要建設(shè)發(fā)電功率為5×105 kW的核電站，用鈾235作為核燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能，那么該核電站一天消耗鈾235多少千克？(阿伏加德羅常數(shù)為NA＝6.0×1023 mol－1) [解析]　(1)核反應(yīng)方程為 U＋n→Ba＋Kr＋3n＋200 MeV。 (2)核電站一天發(fā)出的電能為 E1＝Pt＝5×

10、108×24×3.6×103 J＝4.32×1013 J 鈾核裂變釋放的總能量為 E2＝2E1＝8.64×1013 J 由于每個(gè)鈾核裂變時(shí)釋放的能量 E0＝200 MeV＝3.2×10－11 J， 則鈾核的物質(zhì)的量為 n＝＝ mol＝4.5 mol 故一天消耗的U的質(zhì)量為 m＝nM＝4.5×235 g≈1.06 kg。 [答案]　(1)U＋n→Ba＋Kr＋3n＋200 MeV (2)1.06 kg 重核裂變釋放的核能，計(jì)算方法與之前介紹的基本相同，具體可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行。 (1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程計(jì)算。用裂變反應(yīng)中質(zhì)量虧損(Δm)的千克數(shù)乘以真空中的光速(c＝

11、3×108 m/s)的平方，即ΔE＝Δmc2。 (2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量計(jì)算。用裂變反應(yīng)中質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm(u)×931.5 MeV。 (3)由核能的轉(zhuǎn)化量計(jì)算。 [典例3]　鈾核裂變的許多可能的核反應(yīng)中的一個(gè)是U＋n→Ba＋Kr＋3n。 (1)試計(jì)算一個(gè)鈾235原子核裂變后釋放的能量。 (U、Ba、Kr、n的質(zhì)量分別為235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u) (2)1 kg鈾235原子核發(fā)生上述裂變時(shí)能放出多少核能？它相當(dāng)于燃燒多少煤釋放的能量

12、？(煤的熱值為2.94×107 J/kg) [解析]　(1)裂變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為 Δm＝(235.043 9－140.913 9－91.897 3－2×1.008 7) u＝0.215 3 u 一個(gè)鈾235原子核裂變釋放的能量為 ΔE＝0.215 3×931.5 MeV ≈200.6 MeV。 (2)1 kg鈾235中鈾核的個(gè)數(shù)為 N＝≈ 2．56×1024 1 kg鈾235原子核發(fā)生裂變時(shí)釋放的總能量為 E＝NΔE＝2.56×1024×200.6 MeV ≈5.14×1026 MeV≈8.2×1013 J 設(shè)q為煤的熱值，M為煤的質(zhì)量，則有E＝qM，所以 M＝＝

13、kg≈2.8×103 t。 [答案]　(1)200.6 MeV　(2)8.2×1013 J　2.8×103 t [課堂對(duì)點(diǎn)鞏固] 1．(多選)關(guān)于鈾核裂變，下述說法正確的是(　　) A．鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，但只能裂變成兩塊 B．鈾核裂變時(shí)還能同時(shí)釋放2～3個(gè)中子 C．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行，最好用濃縮鈾 D．鈾塊的體積對(duì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無(wú)影響 解析：選BC　鈾核受到中子的轟擊，會(huì)引起裂變，裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，裂變成兩塊的情況多，也有的分裂成多塊，并放出幾個(gè)中子，鈾235受中子的轟擊時(shí)，裂變的概率大，且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變，而鈾238只有俘獲能量在1

14、 MeV以上的中子才能引起裂變，且裂變的概率小，而要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，需使鈾塊體積大于等于臨界體積。故選項(xiàng)B、C正確。 2．利用重核裂變釋放核能時(shí)選鈾235，主要原因是(　　) A．它裂變放出的核能比其他重核裂變放出的核能多 B．它可能分裂成三部分或四部分 C．它能自動(dòng)裂變，與體積無(wú)關(guān) D．它比較容易形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 解析：選D　鈾235比較容易發(fā)生裂變，鈾235發(fā)生裂變時(shí)會(huì)生成2或3個(gè)中子，中子再去轟擊鈾核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，但發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)還必須要使鈾塊體積大于等于臨界體積，所以選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 3．關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說法正確的是(　　) A．鎘

15、棒能釋放中子，依靠釋放中子的多少控制反應(yīng)速度 B．用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量 C．利用鎘棒對(duì)中子吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，依靠插入的多少控制中子數(shù)量 D．鎘棒對(duì)鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度 解析：選C　鎘棒并不能釋放中子，也不能使中子減速，對(duì)鈾核裂變也沒有阻礙作用，而是利用鎘棒對(duì)中子的吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，控制中子數(shù)量的多少而控制核反應(yīng)速度，故選項(xiàng)C正確。 4．下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是(　　) A.U→Th＋He B.C→N＋e C.U＋n→Ba＋Kr＋3n D.Be＋He→C＋n 解析：選C　核反應(yīng)中有四種不同類型的核反應(yīng)，它們分

16、別是衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變，其中衰變有α衰變、β衰變等。U→Th＋He是α衰變，C→N＋e是β衰變，Be＋He→C＋n是人工轉(zhuǎn)變，只有C選項(xiàng)是重核裂變。 [課堂小結(jié)]- - - - - - - - - - - - - - - [課時(shí)跟蹤檢測(cè)十七] 一、單項(xiàng)選擇題 1．1938年哈恩用中子轟擊鈾核(92U)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有原子核鋇(56Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射線。下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是(　　) A．這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程是92U＋n→56Ba＋Kr＋n B．這是一個(gè)核裂變過程，反應(yīng)后粒子質(zhì)量之和大于反應(yīng)前粒子質(zhì)量之和 C．這個(gè)反應(yīng)中釋放出的能量不

17、可以用愛因斯坦的質(zhì)能方程來計(jì)算 D．實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的γ射線穿透能力極強(qiáng) 解析：選D　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，鈾核裂變的核反應(yīng)方程應(yīng)為92U＋n→56Ba＋Kr＋3n，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鈾核裂變過程中產(chǎn)生γ射線，放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放的能量根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；核反應(yīng)中產(chǎn)生的γ射線，穿透能力極強(qiáng)，是能量極高的光子，選項(xiàng)D正確。 2．一個(gè)92U在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為92U＋n→X＋Sr＋2n，則下列說法正確的是(　　) A．X的原子核中含有86個(gè)中子 B．X的原子核中含有141個(gè)核子 C．因?yàn)榱炎冡尫拍芰?，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)

18、量數(shù)減少 D．U是天然放射性元素，它的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，半衰期可能變短也可能變長(zhǎng) 解析：選A　根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，X的原子核中有92－38＝54個(gè)質(zhì)子，235＋1－94－2＝140個(gè)核子，140－54＝86個(gè)中子，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裂變過程總質(zhì)量數(shù)守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；半衰期由核本身的因素決定，與外界條件無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．我國(guó)秦山核電站第三期工程中有兩個(gè)60萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于U的裂變，現(xiàn)有四種說法： ①U原子核中有92個(gè)質(zhì)子，143個(gè)中子 ②U的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為U＋n→Xe＋Sr＋2n ③U是天然放射

19、性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短 ④一個(gè)U裂變能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11J。 以上說法中完全正確的是(　　) A．①②③　　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：選D　由U的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知①正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知②正確；半衰期不受外界因素干擾，故③錯(cuò)誤；通過計(jì)算易知④正確，故答案為D。 4．裂變反應(yīng)中釋放出的能量來自于(　　) A．核子消失轉(zhuǎn)化為能量 B．原子中電子與原子核之間的電勢(shì)能減小 C．入射的中子消失轉(zhuǎn)化為能量 D．原子核的比結(jié)合能變大，釋放出能量 解析：選D　發(fā)生裂

20、變反應(yīng)過程中，核子數(shù)保持守恒，中子也不會(huì)消失，故A、C錯(cuò)誤；能量來自于原子核內(nèi)部，由于重核在分裂為中等質(zhì)量的原子核時(shí)，比結(jié)合能增加而釋放出能量，B錯(cuò)誤，D正確。 5．一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的核反應(yīng)方程式是92U＋n→54Xe＋Sr＋10n，放出的能量為E，鈾235核的質(zhì)量為M，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量ΔE等于(　　) A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)c2 C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c2 解析：選C　鈾235裂變時(shí)的質(zhì)量虧損Δm＝M＋m－m1－m2－10

21、m＝M－m1－m2－9m，由質(zhì)能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2。故正確選項(xiàng)為C。 6．1個(gè)鈾235吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出196 MeV 的能量，則1 g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))(　　) A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV C．235×196 MeV D.×196 MeV 解析：選D　1 g純鈾235有×NA個(gè)鈾235的原子核，因此1 g純鈾吸收中子完全發(fā)生核反應(yīng)，可以放出的能量為×196 MeV，即D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 7．當(dāng)一個(gè)重核裂變時(shí)，它所產(chǎn)生的兩個(gè)核(　　

22、) A．含有的質(zhì)子數(shù)比裂變前重核的質(zhì)子數(shù)少 B．含有的中子數(shù)比裂變前重核的中子數(shù)少 C．裂變時(shí)釋放的能量等于俘獲中子時(shí)得到的能量 D．可能是多種形式的兩個(gè)核的組合 解析：選BD　由于在裂變反應(yīng)中吸收一個(gè)中子而釋放出幾個(gè)中子，質(zhì)子數(shù)沒有發(fā)生變化，而兩個(gè)新核的中子數(shù)減少，A錯(cuò)誤，B正確；反應(yīng)前后質(zhì)量發(fā)生了虧損而釋放出能量，不等于俘獲中子的能量，在裂變反應(yīng)中，產(chǎn)物并不是唯一的，故C錯(cuò)誤，D正確。 8．關(guān)于核反應(yīng)堆，下列說法正確的是(　　) A．鈾棒是核燃料，裂變時(shí)釋放核能 B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率 C．石墨的作用是吸收中子 D．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱能

23、解析：選ABD　鈾棒是核燃料，裂變時(shí)可放出能量，故A正確；鎘棒吸收中子的能力很強(qiáng)，作用是調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，即控制反應(yīng)堆功率，故B正確；慢中子最容易引發(fā)核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進(jìn)行減速，石墨的作用是使中子減速，故C錯(cuò)誤；水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻，控制溫度，故D正確。 三、非選擇題 9.92U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變，產(chǎn)生56Ba和 Kr，同時(shí)放出200 MeV的能量，現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬(wàn)千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電，那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多少？

24、(阿伏加德羅常數(shù)取6.02×1023 mol－1) 解析：每天發(fā)電的總量 E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J。 要得到這么多能量需要裂變的鈾原子數(shù)目 n＝ ＝1.35×1024。 則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量 m＝×235×10－3 kg ≈0.527 kg。 答案：0.527 kg 10．裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)。以原子核 92U為燃料的反應(yīng)堆中，俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為 92U?。 ―→　54Xe ＋　Sr?。?n 235．043 9　 1.008 7 138.917 8 93.915 4

25、反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位)。(已知1 u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV)求此裂變反應(yīng)過程中， (1)虧損質(zhì)量為原子質(zhì)量單位的多少倍？ (2)釋放出的能量是多少？ (3)鈾核平均每個(gè)核子釋放的能量有多大？ 解析：(1)92U裂變成 54Xe和 Sr，同時(shí)放出中子 n，裂變前后質(zhì)量變化 Δm＝m前－m后＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7)u＝0.193 3 u 即虧損質(zhì)量為原子質(zhì)量單位的0.193 3倍。 (2)由愛因斯坦質(zhì)能方程，得 ΔE＝Δmc2＝0.193 3×931.5 MeV≈180 MeV。 (3)鈾核平均每個(gè)核子釋放的能量為 ＝≈0.766 MeV。 答案：(1)0.193 3　(2)180 MeV　(3)0.766 MeV 10