5.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:

⑴核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%~4%)。

⑵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)。

⑶控制棒。用镉做成(镉吸收中子的能力很强)。

⑷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)。

⑸水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。

例题分析

例1:一个氢原子的质量为1.6736×10-27kg,一个锂原子的质量为11.6505×10-27kg,一个氦原子的质量为6.6467×10-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子,⑴写出核反应方程,并计算该反应释放的核能是多少?⑵1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能?

解:⑴H+Li →2He  反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子,反应后两个氦原子也是共有8个核外电子,因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量,得到的恰好是反应前后核的质量亏损,电子质量自然消掉。由质能方程ΔE=Δmc2得释放核能ΔE=2.76×10-12J

⑵1mg锂原子含锂原子个数为10-6÷11.6505×10-27,每个锂原子对应的释放能量是2.76×10-12J,所以共释放2.37×108J核能。

例2:静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po,α粒子动能为Eα。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为:

A.   B. 0    C.   D.

解:由于动量守恒,反冲核和α粒子的动量大小相等,由,它们的动能之比为4∶218,因此衰变释放的总能量是,由质能方程得质量亏损是

例3:静止在匀强磁场中的一个B核俘获了一个速度为向v =7.3×104m/s的中子而发生核反应,生成α粒子与一个新核。测得α粒子的速度为2×104 m/s,方向与反应前中子运动的方向相同,且与磁感线方向垂直。求:

⑴写出核反应方程。

⑵画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图(磁感线方向垂直于纸面向外)。

⑶求α粒子与新核轨道半径之比。

⑷求α粒子与新核旋转周期之比。

解:

⑴由质量数守恒和电荷数守恒得:B+n→He+Li

⑵由于α粒子和反冲核都带正电,由左手定则知,它们旋转方向都是顺时针方向,示意图如右。

⑶由动量守恒可以求出反冲核的速度大小是103m/s方向和α粒子的速度方向相反,由戴电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式可求得它们的半径之比是120∶7

⑷由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式可求得它们的周期之比是6∶7

 0  405651  405659  405665  405669  405675  405677  405681  405687  405689  405695  405701  405705  405707  405711  405717  405719  405725  405729  405731  405735  405737  405741  405743  405745  405746  405747  405749  405750  405751  405753  405755  405759  405761  405765  405767  405771  405777  405779  405785  405789  405791  405795  405801  405807  405809  405815  405819  405821  405827  405831  405837  405845  447090 

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