資源簡介

第5節　核能的利用與環境保護
1~4題每題8分，共32分
1.(多選)(2023·浙江省十校聯盟聯考)如圖所示，核反應堆通過可控的鏈式反應實現核能的釋放。核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍放慢化劑，快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子能量減少變為慢中子。下列說法正確的是 (　　)
A.慢化劑使快中子變為慢中子，慢中子更難被鈾核捕獲
B.裂變后的新核氪的平均結合能大于鈾核的平均結合能
C.鏈式反應是指由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程
D.一個裂變釋放的能量是200 MeV，則該核反應中質量虧損約為3.6×10-28 kg
2.(2023·南陽市一中開學考)鈾235是核電站的主要核燃料，核反應堆在工作時，鈾235既發生裂變，也發生衰變。鈾235裂變方程為n→XKr+n，衰變方程為→YHe，則下列說法正確的是 (　　)
A.上述裂變過程放出能量，衰變過程也放出能量
B.衰變產生的新核Y不再具有放射性
C.裂變產生的新核X中含有143個質子
D.核裂變釋放能量產生的高溫會加快鈾235的衰變
3.(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其中一種裂變反應式是nKr+n。下列說法正確的有 (　　)
A.上述裂變反應中伴隨著中子放出
B.鈾塊體積對鏈式反應的發生無影響
C.鈾核的鏈式反應可人工控制
D.鈾核的半衰期會受到環境溫度的影響
4.(2023·上海市奉賢區高二期中)核工廠將核原料(六氟化鈉)提煉成核反應材料(二氟化鈾)時出現操作失誤，工作人員在一個加工爐中投入16 kg的核原料，大大超過了規定標準，從而造成了核泄漏，這個標準是 (　　)
A.臨界體積
B.臨界壓強
C.臨界溫度
D.由一定的溫度、體積和壓強共同確定
5.(12分)我國目前已建成的秦山核電站和大亞灣核電站，都是利用核燃料在裂變反應堆中“燃燒”產生的熱能使水汽化以推動汽輪機發電的。已知一個在反應堆中完全“燃燒”放出的能量約為200 MeV，e=1.6×10-19C，阿伏伽德羅常數NA=6.02×1023 mol-1。
(1)(6分)1 g完全“燃燒”釋放出的能量約為多少
(2)(6分)秦山核電站的發電功率為3.0×105 kW。假定核燃料完全“燃燒”釋放的能量有90%轉變成電能，則該核電站每年需消耗純約多少
6.(16分)(2023·江門市廣雅中學高二下期末)在一個反應堆中用石墨做慢化劑使中子減速。碳核的質量是中子的12倍，假設中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且認為碰撞前碳核都是靜止的。其中，lg2=0.301，lg3=0.477，lg11=1.041，lg13=1.114。
(1)(8分)設碰撞前中子的動能是E0，經過一次碰撞，中子失去的動能是多少
(2)(8分)至少經過多少次碰撞，中子的動能才能小于10-6E0
答案精析
1.BCD　[中子的速度不能太快，否則無法被鈾核捕獲，裂變反應不能進行下去，A錯誤；重核裂變會有質量虧損，會釋放核能，平均結合能大的原子核更穩定，故新核氪的平均結合能大于鈾核的平均結合能，B正確；鏈式反應是指由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程，C正確；根據愛因斯坦質能方程可知，一個裂變釋放的能量是200 MeV，此過程中的質量虧損為Δm=≈3.6×10-28 kg，D正確。]
2.A　[根據核反應的特點可知，裂變與衰變都放出能量，A正確；Y原子核中含有的電荷數為92-2=90，大于83，是具有放射性的，B錯誤；根據電荷數守恒和質量數守恒，可知X的質量數為144，電荷數為56，即質子數為56，C錯誤；半衰期與溫度無關，D錯誤。]
3.AC　[由核反應方程知，裂變反應中伴隨著中子放出，故A正確；通常把裂變物質能夠發生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積，因此鈾塊的體積不小于臨界體積才能發生鏈式反應，故B錯誤；核反應堆的鈾核鏈式反應的速度可人工控制，故C正確。放射性元素的半衰期由核本身的因素決定，與環境溫度無關，故D錯誤。]
4.A　[臨界體積是核反應技術中的重要參數。如果核原料(六氟化鈉)投入太多，提煉成核反應材料(二氟化鈾)，就會超過臨界體積，則可產生持續的鈾核反應，從而造成了核泄漏，A正確；當鈾塊達不到其臨界體積時，一般情況下，即便壓強和溫度達到一定值時，也不會產生核反應，不會產生核泄漏，B、C、D錯誤。]
5.(1)8.2×1010 J　(2)128.2 kg
解析　(1)1 g中含有原子的個數為
N=NA=×6.0×1023個
則1 g裂變釋放的能量為
E0=N×200 MeV=×6.0×1023×200×106×1.6×10-19 J≈8.2×1010 J
(2)設每年需消耗純質量為m，則釋放的能量為E=mE0，由題意可得
90%E=Pt
其中P=3.0×105 kW
t=365×24×3 600 s=3.153 6×107 s
聯立解得m≈128.2 kg。
6.(1)E0　(2)42次
解析　(1)設中子和碳核的質量分別為m和M，碰撞前中子的速度為v0，碰撞后中子和碳核的速度分別為v和v'，根據動量守恒定律，可得mv0=mv+Mv'
根據彈性碰撞中動能守恒，可得
E0=m=mv2+Mv'2
聯立可解出v=v0
已知M=12m，代入可得v=-v0
則在碰撞過程中中子損失的動能為
ΔE=m-mv2=E0
(2)中子與碳核第一次碰撞后剩余的動能為
E1=m=E0
同理經過第二次碰撞后，中子剩余的動能為
E2=m=E0
第n次碰撞后中子剩余的動能為
En=m=E0<10-6E0
由E0<10-6E0，解得n>41.35，所以至少經過42次碰撞，中子的動能才能小于10-6E0。第5節　核能的利用與環境保護
[學習目標]　1.知道什么是核反應堆，了解核電站及核能發電的優缺點(重點)。2.知道原子彈和氫彈的反應原理。3.知道核能的利用與防護。
一、核電站
1.核電站就是將核反應堆釋放的　　　　轉化為電能的發電廠。
2.核反應堆：
核反應堆能實現　　　　的穩定輸出，使其轉化為其他形式的能量，從而使核能具有廣泛用途。
核反應堆的工作原理(以壓水式反應堆核電站為例)
(1)組成
壓水式反應堆核電站包括　　　　　　、一回路系統、二回路系統、　　　　　　　　　　　　　　以及為支持系統正常運行并保證反應堆安全而設置的輔助系統。
(2)用途
①一回路系統是　　　　供應系統，包括蒸汽發生器、穩壓器、主冷卻劑泵等，反應堆釋放的內能由_____________帶到蒸汽發生器中，產生蒸汽；
②二回路系統是蒸汽驅動汽輪發電機組進行　　　　的系統，與常規火電廠汽輪發電系統基本相同。
*3.核反應堆本體的構成及作用
核反應堆是一種人為可控的核裂變鏈式反應裝置。核反應堆按引起裂變的中子能量可分為熱中子反應堆和快中子反應堆(增殖反應堆)。它的主要組成部分及作用如下：
組成部分 材料 作用
裂變材料 (核燃料) 鈾棒(濃縮鈾) 提供核燃料
減速劑 (慢化劑) 石墨、重水或普通水(也叫輕水) 使裂變產生的快中子減速
控制棒 鎘棒 吸收中子，控制反應速度
冷卻劑 水或液態的金屬鈉 傳輸熱量
防護層 厚水泥層 防止放射線泄漏，對人體及其他生物體造成傷害
4.應用前景
(1)目前核電站的反應堆以為燃料，發電成本　　　　(填“等于”或“低于”)煤電，但只占天然鈾的0.72%，99.28%的沒被充分利用，造成資源的浪費和核廢料處理上的困難。
(2)增殖反應堆可使資源得到充分利用
增殖反應堆以　　　為原料，運行時消耗裂變燃料(或等)，同時吸收中子后變成等，即在消耗燃料過程中又能產生新的核燃料(把不可裂變的轉化為可裂變的等)，實現可裂變燃料的　　　　。
(1)核電站是利用輕核聚變釋放的核能來發電的。(　　)
(2)中子的速度越大，越利于發生鏈式反應。(　　)
(3)核反應堆中可用控制棒(鎘棒)吸收中子，控制反應速度。(　　)
二、原子彈與氫彈
1.原子彈
(1)原子彈是一種沒有減速劑，　　　(填“加以”或“不加”)控制的爆炸性鏈式反應裝置。
(2)原子彈的鏈式反應的形成方法：
①“槍式”裝置法：
將濃度為90%以上的分成　　　　半球形，每塊都達不到臨界體積。利用　　　　　　引爆，使兩塊擠合到一起，使其達到臨界體積，同時中子源釋放中子引起　　　　反應，從而引發劇烈爆炸。
②“內爆法”：
將炸藥放在沒有達到臨界體積的(或)塊　　　　，當炸藥爆炸時，很快向中心壓縮，使(或)塊密度　　　，發生　　　　反應。
2.氫彈：
(1)氫彈是一種　　　　(填“需要”或“不需要”)人工控制而實現　　　　的反應裝置。
(2)氫彈的爆炸機理：
①它利用氘()和氚()迅速地聚變成氦()，產生比原子彈更為　　　　的爆炸。
②構造：
在彈體內裝有熱核材料　　　　　　、　　　　　　　　以及　　　　　　。
③當普通炸藥爆炸時，　　　　　　迅速合為一體，使彈體體積超過臨界體積而發生爆炸。爆炸的_________使和等輕核發生　　　　反應，產生很高的能量直至再次發生更大規模的爆炸。
三、核能的優勢與危害
1.核能的優勢
(1)核能發電可緩解能源危機
一座百萬千瓦級壓水式反應堆核電站，每年僅消耗　　　 ，同等規模的燃煤發電廠每年消耗原煤2.5×106噸。
(2)核能發電比燃煤發電對環境帶來的污染　　　　　　。
2.核能利用的危害：
(1)核燃料使用后會產生具有　　　　　　的核廢料。
(2)核泄漏會產生嚴重后果
在反應堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產物放出的各種射線。核廢料需要裝入特制的容器，深埋地下。
(3)核武器的威脅
核武器的威力巨大，不僅能摧毀地球上的生命，還會使生態環境受到嚴重的破壞。
例1　(多選)關于核能的利用，下列說法正確的是(　　)
A.核電站的反應堆將釋放的核能轉化為蒸汽的內能，再轉化為電能
B.采用“內爆法”促使鏈式反應，做成的原子彈設計難度大，但材料利用率高
C.核燃料的危害主要是其具有放射性
D.太陽發光主要來自太陽內部重核裂變產生的核能
例2　(多選)我國在極其困難的情況下，完成了“兩彈一星”，長了中國人的志氣，下列核反應方程中，屬于研究“兩彈”的基本核反應方程的是(　　)
A.HeOH
B.nSr+1n
C.He
D.HHen
例3　(多選)(2023·杭州市高二檢測)目前核電站都是利用鈾核裂變釋放大量核能進行發電，其發生的核反應方程是nKr+n，一座發電功率為P=1.00×106 kW的核電站，核能轉化為電能的效率η=50%，每次核反應過程中放出的核能ΔE=2.78×10-11 J，鈾核的質量mU=390×10-27 kg，則下列說法正確的是(　　)
A.x=3
B.每年核電站消耗的能量約為6.3×1016 J
C.每年消耗的數目約為2.27×1024個
D.每年消耗的質量約為885 kg
例4　受中子轟擊時會發生裂變，產生和，同時放出200 MeV的能量，現要建設發電功率是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設核裂變釋放的能量全部被用來發電，那么一天需要純鈾235的質量為多少 (阿伏伽德羅常數NA=6.02×1023 mol-1，e=1.6×10-19C)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
答案精析
一、
1.核能
2.核能　(1)反應堆本體　汽輪發電機組
(2)①蒸汽　冷卻劑　②發電
4.(1)低于　(2)　增殖
易錯辨析　(1)×　(2)×　(3)√
二、
1.(1)不加　(2)①兩塊　普通炸藥　鏈式
②周圍　大增　鏈式
2.(1)不需要　核聚變　(2)①強烈　②和　鈾塊或钚塊　普通炸藥　③鈾塊或钚塊　高溫高壓　聚變
三、
1.(1)1噸　(2)小
2.(1)高放射性
例1　ABC　[核電站的能量轉化過程為核能到內能再到電能，A正確；“內爆法”難度大，但材料利用率高，B正確；放射性對人體和環境都有危害，C正確；太陽發光主要來自太陽內部輕核聚變反應釋放的能量，D錯誤。]
例2　BD　[“兩彈”指原子彈和氫彈，原子彈的核反應方程屬于鈾核裂變，B選項正確；氫彈的核反應方程屬于輕核聚變，D選項正確。]
例3　ABD　[根據核反應方程遵循質量數和電荷數守恒知，x=3，A正確；因核電站發電效率為50%，則核電站消耗的功率為P'==2.00×106 kW，核電站每年消耗的能量為E=W=P't=2.00×109×365×24×3 600 J≈6.3×1016 J，B正確；
產生這些能量消耗的鈾核的數目為n==≈2.27×1027，C錯誤；
每年消耗的質量為M=nmU=2.27×1027×390×10-27 kg≈885 kg，D正確。]
例4　0.527 kg
解析　每天發電能的總量
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目
n=個=1.35×1024個，
則對應的質量
m=·MU=×235×10-3 kg=0.527 kg。(共41張PPT)
DIWUZHANG
第5章
第5節　核能的利用與環
　 　　境保護
1.知道什么是核反應堆，了解核電站及核能發電的優缺點(重點)。
2.知道原子彈和氫彈的反應原理。
3.知道核能的利用與防護。
學習目標
一、核電站
二、原子彈與氫彈
課時對點練
三、核能的優勢與危害
內容索引
核電站
一
1.核電站就是將核反應堆釋放的　　　轉化為電能的發電廠。
2.核反應堆：
核反應堆能實現　　　的穩定輸出，使其轉化為其他形式的能量，從而使核能具有廣泛用途。
核反應堆的工作原理(以壓水式反應堆核電站為例)
(1)組成
壓水式反應堆核電站包括　　　　　、一回路系統、二回路系統、____
　　　　以及為支持系統正常運行并保證反應堆安全而設置的輔助系統。
核能
核能
反應堆本體
汽輪
發電機組
(2)用途
①一回路系統是　　　供應系統，包括蒸汽發生器、穩壓器、主冷卻劑泵等，反應堆釋放的內能由　　　　帶到蒸汽發生器中，產生蒸汽；
②二回路系統是蒸汽驅動汽輪發電機組進行　　　的系統，與常規火電廠汽輪發電系統基本相同。
蒸汽
冷卻劑
發電
*3.核反應堆本體的構成及作用
核反應堆是一種人為可控的核裂變鏈式反應裝置。核反應堆按引起裂變的中子能量可分為熱中子反應堆和快中子反應堆(增殖反應堆)。它的主要組成部分及作用如下：
組成部分 材料 作用
裂變材料(核燃料) 鈾棒(濃縮鈾) 提供核燃料
減速劑(慢化劑) 石墨、重水或普通水(也叫輕水) 使裂變產生的快中子減速
控制棒 鎘棒 吸收中子，控制反應速度
組成部分 材料 作用
冷卻劑 水或液態的金屬鈉 傳輸熱量
防護層 厚水泥層 防止放射線泄漏，對人體及其他生物體造成傷害
4.應用前景
(1)目前核電站的反應堆以為燃料，發電成本　　　(填“等于”或“低于”)煤電，但只占天然鈾的0.72%，99.28%的沒被充分利用，造成資源的浪費和核廢料處理上的困難。
(2)增殖反應堆可使資源得到充分利用
增殖反應堆以 為原料，運行時消耗裂變燃料(或等)，同時吸收中子后變成等，即在消耗燃料過程中又能產生新的核燃料(把不可裂變的轉化為可裂變的等)，實現可裂變燃料的　　　。
低于
增殖
(1)核電站是利用輕核聚變釋放的核能來發電的。(　　)
(2)中子的速度越大，越利于發生鏈式反應。(　　)
(3)核反應堆中可用控制棒(鎘棒)吸收中子，控制反應速度。(　　)
×
×
√
返回
原子彈與氫彈
二
1.原子彈
(1)原子彈是一種沒有減速劑，　　　(填“加以”或“不加”)控制的爆炸性鏈式反應裝置。
(2)原子彈的鏈式反應的形成方法：
①“槍式”裝置法：
將濃度為90%以上的分成　　　半球形，每塊都達不到臨界體積。利用　　　　　引爆，使兩塊擠合到一
起，使其達到臨界體積，同時中子源釋放中
子引起　　　反應，從而引發劇烈爆炸。
不加
兩塊
普通炸藥
鏈式
②“內爆法”：
將炸藥放在沒有達到臨界體積的(或)塊　　　，當炸藥爆炸時，很快向中心壓縮，使(或)塊密度　　　，發生　　　反應。
周圍
大增
鏈式
2.氫彈：
(1)氫彈是一種　　　(填“需要”或“不需要”)人工控制而實現_______
的反應裝置。
(2)氫彈的爆炸機理：
①它利用氘()和氚()迅速地聚變成氦()，產生比原子彈更為_____
的爆炸。
不需要
核聚變
強烈
②構造：
在彈體內裝有熱核材料　　　　、　　　　　　以及　　　　　。
③當普通炸藥爆炸時，　　　　　　迅速合為一體，使彈體體積超過臨界體積而發生爆炸。爆炸的　　　　　使和等輕核發生　　　反應，產生很高的能量直至再次發生更大規模的爆炸。
和
鈾塊或钚塊
普通炸藥
鈾塊或钚塊
高溫高壓
聚變
返回
核能的優勢與危害
三
1.核能的優勢
(1)核能發電可緩解能源危機
一座百萬千瓦級壓水式反應堆核電站，每年僅消耗　　　，同等規模的燃煤發電廠每年消耗原煤2.5×106噸。
(2)核能發電比燃煤發電對環境帶來的污染　　。
1噸
小
2.核能利用的危害：
(1)核燃料使用后會產生具有　　　　　的核廢料。
(2)核泄漏會產生嚴重后果
在反應堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產物放出的各種射線。核廢料需要裝入特制的容器，深埋地下。
(3)核武器的威脅
核武器的威力巨大，不僅能摧毀地球上的生命，還會使生態環境受到嚴重的破壞。
高放射性
　 (多選)關于核能的利用，下列說法正確的是
A.核電站的反應堆將釋放的核能轉化為蒸汽的內能，再轉化為電能
B.采用“內爆法”促使鏈式反應，做成的原子彈設計難度大，但材料利
　用率高
C.核燃料的危害主要是其具有放射性
D.太陽發光主要來自太陽內部重核裂變產生的核能
例1
√
√
√
核電站的能量轉化過程為核能到內能再到電能，A正確；
“內爆法”難度大，但材料利用率高，B正確；
放射性對人體和環境都有危害，C正確；
太陽發光主要來自太陽內部輕核聚變反應釋放的能量，D錯誤。
　 (多選)我國在極其困難的情況下，完成了“兩彈一星”，長了中國人的志氣，下列核反應方程中，屬于研究“兩彈”的基本核反應方程的是
A.HeOH
B.nSr+1n
C.He
D.HHen
例2
√
√
“兩彈”指原子彈和氫彈，原子彈的核反應方程屬于鈾核裂變，B選項正確；
氫彈的核反應方程屬于輕核聚變，D選項正確。
　 (多選)(2023·杭州市高二檢測)目前核電站都是利用鈾核裂變釋放大量核能進行發電，其發生的核反應方程是nKr+n，一座發電功率為P=1.00×106 kW的核電站，核能轉化為電能的效率η=50%，每次核反應過程中放出的核能ΔE=2.78×10-11 J，鈾核的質量mU=390×10-27 kg，則下列說法正確的是
A.x=3
B.每年核電站消耗的能量約為6.3×1016 J
C.每年消耗的數目約為2.27×1024個
D.每年消耗的質量約為885 kg
例3
√
√
√
根據核反應方程遵循質量數和電荷數守恒知，x=3，A正確；
因核電站發電效率為50%，則核電站消耗的功率為P'==2.00
×106 kW，核電站每年消耗的能量為E=W=P't=2.00×109×365×24×3 600 J≈6.3×1016 J，B正確；
產生這些能量消耗的鈾核的數目為n==≈2.27×1027，C錯誤；
每年消耗的質量為M=nmU=2.27×1027×390×10-27 kg≈885 kg，D正確。
　 受中子轟擊時會發生裂變，產生和，同時放出200 MeV的能量，現要建設發電功率是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設核裂變釋放的能量全部被用來發電，那么一天需要純鈾235的質量為多少 (阿伏伽德羅常數NA=6.02×1023 mol-1，e=1.6×10-19C)
例4
答案　0.527 kg
每天發電能的總量
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目
n=個=1.35×1024個，
則對應的質量
m=·MU=×235×10-3 kg=0.527 kg。
返回
課時對點練
四
1.(多選)(2023·浙江省十校聯盟聯考)如圖所示，核反應堆通過可控的鏈式反應實現核能的釋放。核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍放慢化劑，快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子能量減少變為慢中子。下列說法正確的是
A.慢化劑使快中子變為慢中子，慢中子更難被鈾核捕獲
B.裂變后的新核氪的平均結合能大于鈾核的平均結合能
C.鏈式反應是指由重核裂變產生的中子使裂變反應一代
　接一代繼續下去的過程
D.一個裂變釋放的能量是200 MeV，則該核反應中
　質量虧損約為3.6×10-28 kg
1
2
3
4
5
6
基礎對點練
√
√
√
1
2
3
4
5
6
中子的速度不能太快，否則無法被鈾核捕獲，裂
變反應不能進行下去，A錯誤；
重核裂變會有質量虧損，會釋放核能，平均結合
能大的原子核更穩定，故新核氪的平均結合能大
于鈾核的平均結合能，B正確；
鏈式反應是指由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程，C正確；
根據愛因斯坦質能方程可知，一個裂變釋放的能量是200 MeV，此過程中的質量虧損為Δm=≈3.6×10-28 kg，D正確。
2.(2023·南陽市一中開學考)鈾235是核電站的主要核燃料，核反應堆在工作時，鈾235既發生裂變，也發生衰變。鈾235裂變方程為n→X
Kr+n，衰變方程為→YHe，則下列說法正確的是
A.上述裂變過程放出能量，衰變過程也放出能量
B.衰變產生的新核Y不再具有放射性
C.裂變產生的新核X中含有143個質子
D.核裂變釋放能量產生的高溫會加快鈾235的衰變
1
2
3
4
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√
1
2
3
4
5
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根據核反應的特點可知，裂變與衰變都放出能量，A正確；
Y原子核中含有的電荷數為92-2=90，大于83，是具有放射性的，B錯誤；
根據電荷數守恒和質量數守恒，可知X的質量數為144，電荷數為56，即質子數為56，C錯誤；
半衰期與溫度無關，D錯誤。
3.(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其中一種裂變反應式是nKr+n。下列說法正確的有
A.上述裂變反應中伴隨著中子放出
B.鈾塊體積對鏈式反應的發生無影響
C.鈾核的鏈式反應可人工控制
D.鈾核的半衰期會受到環境溫度的影響
√
1
2
3
4
5
6
√
1
2
3
4
5
6
由核反應方程知，裂變反應中伴隨著中子放出，故A正確；
通常把裂變物質能夠發生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積，因此鈾塊的體積不小于臨界體積才能發生鏈式反應，故B錯誤；
核反應堆的鈾核鏈式反應的速度可人工控制，故C正確。
放射性元素的半衰期由核本身的因素決定，與環境溫度無關，故D錯誤。
4.(2023·上海市奉賢區高二期中)核工廠將核原料(六氟化鈉)提煉成核反應材料(二氟化鈾)時出現操作失誤，工作人員在一個加工爐中投入16 kg的核原料，大大超過了規定標準，從而造成了核泄漏，這個標準是
A.臨界體積
B.臨界壓強
C.臨界溫度
D.由一定的溫度、體積和壓強共同確定
1
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√
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臨界體積是核反應技術中的重要參數。如果核原料(六氟化鈉)投入太多，提煉成核反應材料(二氟化鈾)，就會超過臨界體積，則可產生持續的鈾核反應，從而造成了核泄漏，A正確；
當鈾塊達不到其臨界體積時，一般情況下，即便壓強和溫度達到一定值時，也不會產生核反應，不會產生核泄漏，B、C、D錯誤。
5.我國目前已建成的秦山核電站和大亞灣核電站，都是利用核燃料在裂變反應堆中“燃燒”產生的熱能使水汽化以推動汽輪機發電的。已知一個在反應堆中完全“燃燒”放出的能量約為200 MeV，e=1.6×10-19C，阿伏伽德羅常數NA=6.02×1023 mol-1。
(1)1 g完全“燃燒”釋放出的能量約為多少
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能力綜合練
答案　8.2×1010 J
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1 g原子的個數為
N=NA=×6.0×1023個
則1 g裂變釋放的能量為
E0=N×200 MeV=×6.0×1023×200×106×1.6×10-19 J≈8.2×1010 J
(2)秦山核電站的發電功率為3.0×105 kW。假定核燃料完全“燃燒”釋放的能量有90%轉變成電能，則該核電站每年需消耗純約多少
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答案　128.2 kg
設每年需消耗純質量為m，則釋放的能量為E=mE0，由題意可得
90%E=Pt
其中P=3.0×105 kW
t=365×24×3 600 s=3.153 6×107 s
聯立解得m≈128.2 kg。
6.(2023·江門市廣雅中學高二下期末)在一個反應堆中用石墨做慢化劑使中子減速。碳核的質量是中子的12倍，假設中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且認為碰撞前碳核都是靜止的。其中，lg2=0.301，lg3=
0.477，lg11=1.041，lg13=1.114。
(1)設碰撞前中子的動能是E0，經過一次碰撞，中子失去的動能是多少
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尖子生選練
答案　E0
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設中子和碳核的質量分別為m和M，碰撞前中子的速度為v0，碰撞后中子和碳核的速度分別為v和v'，根據動量守恒定律，
可得mv0=mv+Mv'
根據彈性碰撞中動能守恒，可得
E0=m=mv2+Mv'2
聯立可解出v=v0
已知M=12m，代入可得v=-v0
則在碰撞過程中中子損失的動能為ΔE=m-mv2=E0
(2)至少經過多少次碰撞，中子的動能才能小于10-6E0
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答案　42次
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中子與碳核第一次碰撞后剩余的動能為
E1=m=E0
同理經過第二次碰撞后，中子剩余的動能為
E2=m=E0
第n次碰撞后中子剩余的動能為
En=m=E0<10-6E0
由E0<10-6E0
解得n>41.35，所以至少經過42次碰撞，中子的動能才能小于10-6E0。
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