核反应和核能的利用 教学案
核反应和核能的利用 教学案
一、核反应
所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。） 核反应类型有衰变、人工转变、重核的裂变和轻核的聚变 1、衰变： α衰变：e H Th U 422349023892
+→（核内He n H 4
2101122→+）
β衰变：
e Pa Th 012349123490-+→（核内e H n 0
11110-+→）
+β衰变：e Si P 0
130
1430
15+→（核内e n H 0
11
01
1+→）
γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
2、人工转变：H O He N 1
117842147+→+（发现质子的核反应）
n C He Be 1
01264294
+→+（发现中子的核反应）
n P He Al 1030154227
13
+→+ e Si P 0
130143015
+→（人工制造放射性同位素）
3、重核的裂变：
n 3Kr Ba n U 1
092361415610235
92
++→+ 在一定条件下（超过临界体积）
，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
4、轻核的聚变：n He H H 1
04
23
12
1+→+（需要几百万度高温，所以又叫热核反应） 二、核能——核反应中放出的能叫核能。
1．结合能
由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，,或者需要巨大的能量。这表明要把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能.
原子核越大，它的结合能越高,因此有意义的是它的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. 2．质量亏损
核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
3、爱因斯坦质能方程： E ＝mc 2
物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c 2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。
4、核反应中由于质量亏损而释放的能量：△E =△m c 2
中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大)，这些核最稳定。另一方面如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用。
以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。
在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV 。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV 的能量相对应。
5、对质能方程的理解
定的质量m 总是跟一定的能量mc 2对应。核子在结合成原子核时的总质量减少了，相应的总能量也要减少，根据能量守恒定律，减少的这部分能量不会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的这部分能量也不会凭空产生，要由外部来供给。能量总是守恒的，在原子核反应伴随有巨大的放能和吸能现象。
物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和能量发生了相互转化。 三、释放核能的途径
凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。
通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核可以释放能量， 1、 重核的裂变：
（1）重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。 如铀核裂变的一个方程：
2351141921
92
0563603U n Ba Kr n +→++
（2）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，叫做核裂
变的链式反应。裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。 （3）核反应堆
目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。 核反应堆的主要组成是：
①核燃料。用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%~4%）。
②减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）。 ③控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。
④冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。
⑤水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。 2、轻核的聚变：
（1） 两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。 因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大 聚变需要几百万度高温，所以又叫热核反应 （2）聚变与裂变相比有很多优点 ①轻核聚变产能效率高。②地球上聚变燃料的储量丰富。③是轻核聚变反应更为安全、清洁。
049.西安市重点中学2008届4月份理综试题1、下图中有四幅图片，涉及到有关物理学发展历史的四个重大发现，则下列的有关说法中，不正确的是： ( A )
A 、X 光是居里夫人最先发现的。
B 、天然放射性是贝克勒尔最先发现的。
C 、法拉第发现了磁生电的方法和规律。
D 、为了维护世界和平，1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功．核能的利用得益于质能方程,质能方程在世界上得到了的广泛应用,正影响着今天的世界,因此被称为改变世界的方程。
gk010.2008年高考理综四川卷15、下列说法正确的是 （ A ） A ．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B ．β射线比α射线更容易使气体电离 C ．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 D ．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析：γ射线中的γ光子不带电，故在电场与磁场中都不会发生偏转，A 正确；α粒子的特点是电离能力很强，B 错；太阳辐射的能量主要来源于轻核的聚变，C 错；核反应堆产生的能量是来自于重核的裂变，D 错．
061.北京西城区2008年5月抽样14．氢弹爆炸的核反应是 ( A )
A ．n He H H 10423121+→+
B ．H O He N 1117842147+→+
C ．n 3Kr Ba n U 109236141561023592
++→+ D ．n C He Be 101264294+→+
039.08年深圳市高三年级第一次调研考试5．一个
U 23592
原子核在中子的轰击下裂变方程为
n Sr X n U 1094381023592
2++→+，则下列说法正确的是 ( ACD )
A ．X 原子核中含有86个中子
B ．X 原子核中含有141个核子
C ．铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶然性
D ．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
gk002.2008年高考全国卷Ⅱ20．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为△m ，相应的能量△E ＝△mc 2＝2.2 MeV 是氘核的结合能。下列说法正确的是（ A D ）
A ．用能量小于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B ．用能量等于2.2 Mev 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C ．用能量大于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D ．用能量大于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子 和一个中子，它们的动能之和不为零
064. 08年福建省十大名校高考模拟试题1．现在太阳向外辐射的能量是由太阳内部氢核聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为
C He He He 1264
24242
+→++ ，到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同产生的。
已知He 42的质量为m 1，C 126的质量为m 2，则下列判断正确的是（ A ）
A ．3m 1 > m 2
B ．3m 1 < m 2
C ．3m 1 = m 2
D ． m 1 = 3m 2
047.08年福建省毕业班质量检查14．2008年北京奥运会场馆设施采用很多太阳能技术。太阳的能量来源于氢核的聚变，每次聚变反应可以看作是4个氢核(H 1
1)结合成1个氦核(He 4
2)，同时放出正电子(e 0
1)。已知氢核的质量为p m ，氦核的质量为αm ，正电子的质量为e m ，真空中光速为c 。下列关于氢核聚变的说法正确的是 ( A C ) A ．核反应方程为e He H 0
14
21
124+→． B ．核反应方程为e He H 0
14
21
14+→
C ．每次核反应所释放的能量为2
24c )m m m (e p --α。 D ．每次核反应所释放的能量为2
4c )m m m (e p --α。
059.江苏南通市2008届第三次调研测试12.Ⅲ(2) 一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程：γ→ ▲ ． 已知电子质量m e =9.10×10-31kg ，光在真空中的传播速度为速为c =3.00×108m/s ，则γ光子的能量至少为 ▲ J ．
答：e e 0
101-+→γ（2分） 1.64×10-13 J （2分）
066.珠海市2008年高考模拟考试3．太阳能来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核（H 1
1）结合成1个氦核（He 4
2）．下表中列出了部分粒子的质量（取1uc 2
A ．核反应方程为e He H 0
14
21
124+→ B ．核反应方程为e He H 0
14
21
124-+→
C ．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.0266u
D ．聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV
046.南京市2008届第一次模拟考试14．（3）（本题4分）2008年北京奥运会场馆周围 80％～90％ 的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（H 1
1）转化成一个氦核（He 4
2）和两个正电子（e 0
1）并放出能量.已知质子质量m P = 1.0073u ，α粒子的质量m α = 4.0015u ，电子的质量m e = 0.0005u ． 1u 的质量相当于931.MeV 的能量． ①写出该热核反应方程；
②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV 的能量?（结果保留四位有效数字）
答：①e
He H 0
1421124+→…………………………………………………………（2分） ②Δm = 4m P － m α－2m e = 4×1.0073u －4.0015u －2×0.0005u = 0.0267 u …（2分） ΔE = Δ mc 2 = 0.0267 u×931.5MeV/u ＝24.86 MeV ………………………（2分）
050.江苏省盐城市07-08学年度第二次调研考试12－3．（2）镭（Ra ）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知Ra 226
88能自发地放出α粒子而变成新核Rn ，已知Ra 22688的质量为
M 1=3.7533×10
－25
kg ，新核Rn 的质量为M 2=3.6867×10－25
kg ，α粒子的质量
为m =6.6466×10
－27
kg ，现有一个静止的
Ra 226
88
核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为3.68
×105m/s 。则：（计算结果保留两位有效数字） ①写出该核反应的方程式。 ②此反应过程中放出的能量是多少？ ③反应后新核Rn 的速度是多大？ 解：(2) ①
Rn He Ra 222864
2226
88
+→ (3分)
② J .c )m M M (mc E 12
22121021-?=--==?? （2分）
③ 022=-mv v M （2分）
3221066?==∴.M /mv v m/s (1分)
gk003.2008年高考理综北京卷14.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个
γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3,普朗克常量为h ,真空中的光速为
c 。下列说法正确的是 （ B ）
A.核反应方程是 γ+→+H n H 3
11011
B.聚变反应中的质量亏损321m m m m -+=?
C.辐射出的γ光子的能量2
213c )m m m (E --=
D.
γ光子的波长2321c )m m m (h
-+=
λ
[解析]从核反应方程应遵守电荷数守恒和质量数守恒判断A 选项错误。由题意：核反应辐射γ 光子，说明有能量放出，再由质能方程判定，所放能量源自质量亏损，故B 正确。由质能方
程2mc E =得：核反应释放核能2
3212)(c m m m mc E -+=?=?，故C 选项不正确。由
λ
c
h
E =?得：()c
m m m h
λ321++=
，故D 错误。
西安交大核反应堆热工分析复习详细
第一部分 名词解释 第二章 堆的热源及其分布 1、衰变热：对反应堆而言，衰变热是裂变产物和中子俘获产物的放射性衰变所产生的热量。 第三章 堆的传热过程 2、积分热导率：把u κ对温度t 的积分()dt t u ?κ作为一个整体看待，称之为积分热导率。 3、燃料元件的导热：指依靠热传导把燃料元件中由于核裂变产生的热量从温度较高的燃料芯块内部传递到温度较低的包壳外表面的这样一个过程。 4、换热过程：指燃料元件包壳外表面与冷却剂之间直接接触时的热交换，即热量由包壳的外表面传递给冷却剂的过程。 5、自然对流：指由流体内部密度梯度所引起的流体的运动，而密度梯度通常是由于流体本身的温度场所引起的。 6、大容积沸腾：指由浸没在（具有自由表面）（原来静止的）大容积液体内的受热面所产生的沸腾。 7、流动沸腾：也称为对流沸腾，通常是指流体流经加热通道时产生的沸腾。 8、沸腾曲线：壁面过热度（s w sat t t t -=?）和热流密度q 的关系曲线通常称为沸腾曲线。 9、ONB 点：即沸腾起始点，大容积沸腾中开始产生气泡的点。 10、CHF 点：即临界热流密度或烧毁热流密度，是热流密度上升达到最大的点。Critical heat flux 11、DNB 点：即偏离核态沸腾规律点，是在烧毁点附件表现为q 上升缓慢的核态沸腾的转折点H 。Departure from nuclear boiling 12、沸腾临界：特点是由于沸腾机理的变化引起的换热系数的陡增，导致受热面的温度骤升。达到沸腾临界时的热流密度称为临界热流密度。 13、快速烧毁：由于受热面上逸出的气泡数量太多，以至阻碍了液体的补充，于是在加热面上形成一个蒸汽隔热层，从而使传热性能恶化，加热面的温度骤升； 14、慢速烧毁：高含汽量下，当冷却剂的流型为环状流时，如果由于沸腾而产生过分强烈的汽化，液体层就会被破坏，从而导致沸腾临界。 15、过渡沸腾：是加热表面上任意位置随机存在的一种不稳定膜态沸腾和不稳定核态沸腾的结合，是一种中间传热方式，壁面温度高到不能维持稳定的核态沸腾，而又低得不足以维持稳定的膜态沸腾，传热率随温度而变化，其大小取决于该位置每种沸腾型式存在的时间份额。 16、膜态沸腾：指加热面上形成稳定的蒸汽膜层，q 随着t ?增加而增大。对流动沸腾来说，膜态沸腾又分为反环状流和弥散流。 17、“长大”：多发生在低于350°C 的环境下，它会使燃料芯块变形，表面粗糙化，强度降低，以至破坏。 18、“肿胀”：大于400℃时，由裂变气体氪和氙在晶格中形成小气泡引起的，随着燃耗的增加，气泡的压力增加，结果就是得金属铀块肿胀起来。肿胀是指材料因受辐照而发生体积增大的现象。 19、弥散体燃料：是用机械方法把燃料弥散在热导率高、高温稳定性好的基体金属中制成的材料。 20、输热过程：指当冷却剂流过堆芯时，将堆内裂变过程中所释放的热量带出堆外的过程。 21、易裂变核素：可以由任何能量的中子引起裂变的核素，如铀-235、铀-233、钚-239，只有铀-235是天然存在的，占0.714%；可裂变核素：能在快中子的轰击下引起裂变的核素，
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();},
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.
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．
反应堆热工基础试题(成理工)
反应堆热工基础卷子 2010级成都理工大学 一、填空 1、核反应堆中，裂变碎片的动能约占总能量的84％，裂变能的绝大部分在燃料元件内转换 为热能，少量在慢化剂内释放，通常取97.4％在燃料元件内转为热能。 2、影响堆芯功率分布的因素主要有燃料布置、控制棒、水隙及空泡。 3、进行瞬态分析的四类电厂工况是正常运行和运行瞬变、中等频率故障、稀有故障和极限 事故。 4、核电厂专设安全系统主要包括应急堆芯冷却系统、辅助给水系统、安全壳喷淋系统和其 他安全设施。 5、回路系统的压降一般包括：提升压降、加速压降、摩擦压降、形阻压降。 6、垂直加热通道中的主要流型包括：泡状流、环状流、滴状流。 二、问答 1、简述反应堆热工分析的内容包括哪5项？ 答：分析燃料元件内的温度分布；冷却剂的流动和传热特性；预测在各种运行工况下反应堆的热力参数；预测各种瞬态工况下压力、温度、流量等热力参数随时间的变化工程；分析事故工况下压力、温度、流量等热力参数随时间的变化过程。 2、核反应堆停堆后为什么还要继续进行冷却？ 答：核反应堆停堆后，虽然堆内自持的裂变反应随即终止，但还是有热量不断地从燃料芯块通过包壳传入冷却剂中。这些热量主要来自燃料棒内储存的显热、剩余中子引起的裂变和裂变产物和中子俘获产物的衰变，因此，反应堆停堆后，还必须继续进行冷却，以便排出这些热量，防止燃料元件损坏。 3、就压水堆而言，造成流量分配不均匀的主要原因有哪些？ 答：就压水堆而言，造成流量分配不均匀的原因主要有：进入下腔室的冷却剂流，不可避免地会形成许多大大小小的涡流区，从而有可能造成各冷却剂通道进口处的静压力各不相同；各冷却通道在堆芯或燃料组件中所处的位置不同，其流通截面的几何形状和大小也就不可能完全一样，燃料元件和燃料组件的制造、安装的偏差，会引起冷却剂通道流通截面的几何形状和大小偏离设计值，各冷却剂通道中的释热量不同，引起冷却剂的温度、热物性以及含气量也各不相同，导致各通道中的流动阻力产生显著差别。 4、什么是流动不稳定性？在反应堆中蒸汽发生器以及其他存在两相流的设备中一般不允 许出现流动不稳定性，为什么？ 答：流动不稳定性是指在一个质量流密度、压降和空泡之间存在着耦合的两相系统中，流体受到一个微小的扰动后所产生的流量漂移或者以某一种频率的恒定振幅或变振幅进行的流量振荡。流动不稳定性对反应堆系统的危害很大，主要表现在流量和压力振荡所引起的机械力会使部件产生有害的机械振荡，导致部件的疲劳损坏；流动振荡会干扰控制系统；流动振荡会使部件局部热应力产生周期性变化，从而导致部件的热疲劳破坏；流动振荡使系统内的换热性能变坏，极大地降低系统的输热能力，并可能造成沸腾临界过早出现。 5、简述压水堆涉及中所规定的稳态设计准则？ 答:目前压水堆设计中所规定的稳态设计准则一般有以下几点：燃料元件芯块内最高温度低于其相应燃耗下的烙化温度，燃料元件外表面不允许发生沸腾临界，必须保证正行运行工况下燃料原件和对内构件能够得到充分冷却。在事故工况下能提供足够的冷却剂以排出堆芯余热，在稳态工况下和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳定。
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
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
核反应堆热工分析课设
目录 一、设计任务 (1) 二、课程设计要求 (2) 三、计算过程 (2) 四、程序设计框图 (8) 五、代码说明书 (9) 六、热工设计准则和出错矫正 (10) 七、重要的核心程序代码 (11) 八、计算结果及分析 (17)
一、设计任务 某压水反应堆的冷却剂及慢化剂都是水，用二氧化铀作燃料，用Zr-4作包壳材料。燃料组件无盒壁，燃料元件为棒状，正方形排列。已知下列参数：系统压力 15.8MPa 堆芯输出功率 1820MW 冷却剂总流量 32100t/h 反应堆进口温度287℃ 堆芯高度 3.66m 燃料组件数 121 燃料组件形式17×17 每个组件燃料棒数 265 燃料包壳直径 9.5mm 燃料包壳内径 8.36mm 燃料包壳厚度 0.57mm 燃料芯块直径 8.19mm 燃料棒间距（栅距） 12.6mm 芯块密度 95% 理论密度旁流系数 5% 燃料元件发热占总发热的份额 97.4% 径向核热管因子 1.35 轴向核热管因子 1.528 局部峰核热管因子 1.11 交混因子 0.95 热流量工程热点因子 1.03 焓升工程热管因子 1.085 堆芯入口局部阻力系数 0.75 堆芯出口局部阻力系数 1.0 堆芯定位隔架局部阻力系数 1.05
若将堆芯自上而下划分为5个控制体，则其轴向归一化功率分布如下 表：堆芯轴向归一化功率分布（轴向等分5个控制体） 通过计算，得出 1. 堆芯出口温度； 2. 燃料棒表面平均热流及最大热流密度，平均线功率，最大线功率； 3. 热管的焓，包壳表面温度，芯块中心温度随轴向的分布； 4. 包壳表面最高温度，芯块中心最高温度； 5. DNBR在轴向上的变化； 6. 计算堆芯压降； 二、课程设计要求 1．设计时间为两周； 2．独立编制程序计算； 3．迭代误差为0.1%； 4．计算机绘图； 5．设计报告写作认真，条理清楚，页面整洁； 6．设计报告中要附源程序。 三、计算过程 目前，压水核反应堆的稳态热工设计准则有： （1）燃料元件芯块内最高温度应低于其相应燃耗下的熔化温度。 目前，压水堆大多采用UO2作为燃料。二氧化铀的熔点约为2805 ±15℃，经辐照后，其熔点会有所降低。燃耗每增加104兆瓦·日/吨铀，其熔点下降32℃。在通常所达到的燃耗深度下，熔点将降至2650℃左右。在稳态热工设计中，一般将燃料元件中心最高温度限制在2200～2450℃之间。 （2）燃料元件外表面不允许发生沸腾临界。
反应堆热工资料
第一章核能发电原理及反应堆概述 第1节核电厂工作基本原理 1.核反应堆 2. 热交换器 3. 蒸气涡轮机 4. 发电机 5. 冷凝器 第2节反应堆的分类 （1）按用途分：实验堆：用于实验研究；生产堆：专门用来生产易裂变物质或聚变物质；动力堆：用作动力源 （2）按引起堆内大部分裂变的中子能量分。热中子堆：En< 1eV；中能中子堆：1eV
（3）回路冷却系统——提供足够的冷却剂流量以带走堆芯的裂变释热，并传递热动力产生系统。包括压力容器、主泵等。 （4屏蔽——吸收、减弱来自堆芯的辐射，保护周围人员和部件。 （5）动力产生系统——将一回路的热能转变为动力。如汽轮机。 （6）辅助系统——保证冷却剂系统及动力系统的正常运行。包括：余热导出系统、冷却剂净化系统、放射性废液处理系统、废气净化系统等。 （7）安全设施——保证事故情况下提供必要的冷却、密闭放射性物质，避免环境污染如安全壳。） 第3节压水堆 系统压力：15～16 Mpa 冷却剂入口温度：300℃，出口温度：330℃ 冷却剂流量：62000 t/h 燃料装量：90 t （电功率1000MWe） 最大燃料温度：1780 ℃ UO2燃料富集度：2.0～4.0% 转化比：0.5 第4节沸水堆 系统压力：7 Mpa 冷却剂入口温度：260～270℃，出口温度：280℃ 冷却剂流量：47000 t/h 燃料装量：140 t （电功率1000MWe） 最大燃料温度：1830 ℃ UO2燃料富集度：2.0～3.0% 转化比：0.5 沸水堆核电厂的特点（与压水堆相比）： 比功率密度较低，燃料装载量较大，总投资略大； 压力容器厚度减少、尺寸变大，制造成本相当； 采用直接循环，系统比较简单，回路设备少，易于加工制造； 采用喷射泵循环系统，功率调节方便，且使压力容器开孔直径减小，降低了失水事故可能性及严
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
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
反应堆热工分析课程设计
《核反应堆热工分析》课程设计 学生：杨伟 学号：20094271 指导教师：陈德奇 专业：核工程与核技术 完成时间:2012年7月5日 重庆大学动力工程学院 二O一二年六月
通过本课程设计，达到以下目的： (1)深入理解压水堆热工设计准则； (2)深入理解单通道模型的基本概念、基本原理。包括了解平均通道（平均 管）、热通道（热管）、热点等在反应堆热工设计中的应用； (3)掌握堆芯焓场的计算并求出体现反应堆安全性的主要参数；烧毁比 DNBR，最小烧毁比MDNBR，燃料元件中心温度t0及其最高温度t0,max，包壳表面温度t cs及其最高温度t cs,max等； (4)求出体现反应堆先进性的主要参数：堆芯流量功率比，堆芯功率密度， 燃料元件平均热流密度（热通量），最大热流密度，冷却剂平均流速，冷却剂出口温度等； (5)通过本课程设计，掌握压水堆热工校核的具体工具； (6)掌握压降的计算； (7)掌握单相及沸腾时的传热计算。
某压水堆的冷却剂和慢化剂都是水，用UO2作燃料，用Zr-4作燃料包壳材料。燃料组件无盒壁，燃料元件为棒状，采用正方形排列。已知参数如表1所示： 将堆芯自下而上分为6个控制体，其轴向归一化功率分布如表2所示： 表2： 堆芯归一化功率分布
3 计算过程及结果分析 3.1流体堆芯出口温度(平均管) ) 1(***..ζ-+ =p t a in f out f C W N F t t 按15.5MPa 下流体平均温度 =(t f,out + t f,in )/2查表得。 假设出口温度为320，则=（292.4+320）/2=306.2，差得=5.836KJ/Kg 。 20.24633.6*) 05.01(*836.5*685003016000 974.0..=-?+ =in f out f t t 由于 |320 -320.246|<0.5 满足条件 3.2燃料棒表面平均热流密度 = W/ 式中为堆芯内燃料棒的总传热面积 = 燃料棒表面最大热流密度 = W/ 燃料棒平均线功率 == W/m 燃料棒最大线功率 = W/m 根据以上已知的公式查表可计算得： = =
核反应堆热工分析课程设计报告书详细过程版本
课程设计报告 ( 20 13 -- 2014 年度第二学期) 名称：核反应堆热工分析课程设计 题目：利用单通道模型进行反应堆稳态热工设计院系：核科学与工程学院 班级：实践核1101班 学号：1111440306 学生：佳 指导教师：王胜飞 设计周数：1周 成绩：
日期：2014 年 6 月19 日
一、课程设计的目的与要求 反应堆热工设计的任务就是要设计一个既安全可靠又经济的堆芯输热系统。对于反应堆热工设计，尤其是对动力堆，最基本的要安全。要求在整个寿期能够长期稳定运行，并能适应启动、功率调节和停堆等功率变化，要保证在一般事故工况下堆芯不会遭到破坏，甚至在最严重的工况下，也要保证堆芯的放射性物质不扩散到周围环境中去。 在进行反应堆热工设计之前，首先要了解并确定的前提为： （1）根据所设计堆的用途和特殊要求（如尺寸、重量等的限制）选定堆型，确定所用的核燃料、冷却剂、慢化剂和结构材料等的种类； （2）反应堆的热功率、堆芯功率分布不均匀系数和水铀比允许的变化围； （3）燃料元件的形状、它在堆芯的分布方式以及栅距允许变化的围； （4）二回路对一回路冷却剂热工参数的要求； （5）冷却剂流过堆芯的流程以及堆芯进口处冷却剂流量的分配情况。 在设计反应堆冷却系统时，为了保证反应堆运行安全可靠，针对不同的堆型，预先规定了热工设计必须遵守的要求，这些要求通常就称为堆的热工设计准则。目前压水动力堆设计中所规定的稳态热工设计准则，一般有以下几点： （1）燃料元件芯块最高应低于其他相应燃耗下的熔化温度； （2）燃料元件外表面不允许发生沸腾临界； （3）必须保证正常运行工况下燃料元件和堆构件得到充分冷却；在事故工况下能提供足够的冷却剂以排除堆芯余热； （4）在稳态额定工况和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳定性。 在热工设计中，通常是通过平均通道（平均管）可以估算堆芯的总功率，而热通道（热管）则是堆芯中轴向功率最高的通道，通过它确定堆芯功率的上限，热点是堆芯中温度最高的点，代表堆芯热量密度最大的点，通过这个点来确定DNBR。 热工课程设计主要是为了培养学生综合运用反应堆热工分析课程和其它先修课程的理论和实际知识，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。通过本课程设计，达到以下目的： 1、深入理解压水堆热工设计准则； 2、深入理解单通道模型的基本概念、基本原理。包括了平均通道（平均管）、热通道（热管）、热点等在反应堆设计中的应用； 3、掌握堆芯焓场的计算并求出体现在反应堆安全性的主要参数：烧毁比DNBR，最小烧毁比MDNBR，燃料元件中心温度及其最高温度，包壳表面温度及其最高温度等； 4、求出体现反应堆先进性的主要参数：堆芯流量功率比，堆芯功率密度，燃料元件平均热流密度（热通量），最大热流密度，冷却剂平均流速，冷却剂出口温度等； 5、掌握压降的计算；