20xx粵教版高中物理選修3-546-47核能利用小粒子與大宇宙-wenkub
2022-11-28 20:37:15 本頁(yè)面
【正文】 (1)宇宙的年齡的數(shù)量級(jí)： ______． (2)微觀粒子的最短壽命： ______ ． (3)物質(zhì)世界的時(shí)間尺度：約從 10－ 25 s到 1018 s，跨越了將近 ___個(gè)數(shù)量級(jí) . 1018 s 10－ 25 s 43 一、核反應(yīng)堆 裂變反應(yīng)堆是核電站的心臟，它是一種人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，可以使核能較平緩地釋放出來(lái)，裂變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和工作原理如下表： 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、重水和普通水 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 答案 見(jiàn)解析 【例 1 】 在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速 ， 輕水、重水和石墨 等常用作減速劑． 中子在重水中可與21 H 核碰撞減速 ，在石墨中與12 6 C 核碰撞減速．上述碰撞可簡(jiǎn)化為彈性碰撞模型．某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對(duì)心正碰 ， 通過(guò)計(jì)算說(shuō)明 ， 僅從一次碰撞考慮 ， 用重水和石墨作減速劑 ， 哪種減速效果更好？ 解析 設(shè)中子質(zhì)量為 m n ， 靶核質(zhì)量為 m ， 由動(dòng)量守恒定 律： m n v 0 ＝ m n v 1 ＋ m v 2 由 能量守恒：12m n v20 ＝12m n v21 ＋12m v22 解得 v 1 ＝m n － mm n ＋ mv 0 ， 借題發(fā)揮 (1)中子與靶核碰撞過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒、能量守恒． (2)因?yàn)榘泻说馁|(zhì)量大于中子的質(zhì)量，故靶核的質(zhì)量比中子的質(zhì)量大得越少，減速效果越好，如質(zhì)量相等時(shí)可以使中子的速度為零． 在重水中靶核質(zhì)量 m H ＝ 2 m n v 1H ＝m n － m Hm n ＋ m H
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