1、第十一章 物理学与能源技术 四、核能 物体分子原子 原子核 核外电子 ？ 物体的组成 思考：原子核那么小，是否还存在内部 结构呢？ 一、原子核 核能 原子 质子 中子 通过“核力”结合 质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原 子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这 就是核能。 质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。 要使它们分裂或结合都是极其困难的。 核能：在原子核发生变化时放出的能量. 获得核能的两条途径是 ： （1）重核裂变 （2）轻核聚变 （原子能 ） 核能 裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核 ，叫作裂变。 二、核裂变能及其利用 1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放 出的能
2、量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧 所放出能量. 那么，地球上的能源是否是无尽的呢？ 将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一 根火柴后，会发生什么？ 链式反应 想想议议 那么，地球上的能源是否是无尽的呢？ 用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释 放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会 继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变 ，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。 链式反应如果不加以 控制，大量原子核就在一 瞬间发生裂变。释放出极 大的能量。 在人类实现可控核裂 变大约三年后，即1945年 ，利用不加控制的核裂变 制造的毁灭性武器原 子弹爆炸了。 核能这么巨大，难道只
3、能用于战争 吗？如何才能有效地控制核能的释放？ 思考 核电站 核反应堆：是一种能够控制链式 反应的装置。 核电站：利用核反应堆工作时释 放的能量使水汽化，推动蒸汽机 带动发电机发电。 核电站示意图 思考 核反应堆有厚重的保护层，这是为什么呢 ？ 原来，用于核反应的燃料，是具有强 烈放射性的物质，能够发出射线。如果没 有足够的保护措施，这些射线会对人体健 康造成严重伤害。 讨论交流：核泄漏 阅读P52讨论交流，谈谈如何防 止对人体的伤害。 （1）对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定有防止 其扩散，人体切莫随便靠近； （2）在放射性实验室重，要用铅板、有机玻璃等材料做好隔 离防护； （3）在
4、遇到核反应堆出现泄漏、原子弹爆炸等突发事件时， 要充分利用地形和建筑物作为掩体，以减小辐射危害。 （4）核废料也有很强的放射性，目前一般都将其放入特制的 容器内深埋封存。 核电站的优缺点 优点 ： 1.核电站只需消耗很少的核燃料， 就可以产生大量的电能。 2.核电站不排放烟尘和二氧化碳、 二氧化硫等有害气体，对环境的污 染比火力发电站小得多。 3.从长远看，核能发电成本低于火 力发电。 缺点：现在世界上运行的核电站 都是通 过受控裂变释放的能量发电的，但是，核 裂变使用的核燃料储量非常有限，开采成 本高，存在着临界事故和放射性物质泄露 等潜在问题，且核裂变所生成的核废料可 能对环境造成污染。
5、三、核聚变 聚变 ： 轻原子核结合成较重的原子核，也会 释放核能，这种核反应叫作聚变。 氢核聚变 核聚变太阳能量的来源 太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7 x 108 t的氢变为氦 氢弹 注意：在消耗相同质量核燃料的情况下 ，核聚变比核裂变放出的能量大的多。 氢弹 ： 根据核聚变原理制成 的。 威力比原子弹大的多。 一、核能：在原子核发生变化时放出的能量. 二、获得核能的两条途径是： （1）重核的裂变（2）轻核的聚变 三、核裂变能及其利用 1、裂变：质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过 程。 理解：核裂变时不仅释放出核能，还会释放出中子。 2、链式反应：铀核裂变时，放出的中子又可
6、以轰击其他铀核，使他们 也发生裂变，这样，裂变将不断地自行继续下去的现象。 3、应用：不加控制制成原子弹； 加以控制制成核电站。 小结 4、核电站 定义：利用核能发电的电站； 核心：是核反应堆（以铀核为燃料） 注意：防止放射性物质的泄露，导致产生放射性污染。 四、核聚变 1、太阳的能量来源核聚变 2、氢弹 1.从核能到电能，下列能量转化过程 中正确的途径是（ ） A、核能机械能内能电能 B、核能内能机械能电能 C、核能内能电能 D、核能电能 练习 B 2.核能是_发生变化的 过程中释放出的能量，它又叫 _能。获得核能的两条途径是 _和_。 3.核电站是利用_ _的能量来发电的。它的优 点是只需
7、消耗很少的_，就可 以产生大量的_能。 轻核聚变 原子 原子核内部结构 重核裂变 原子核裂变的链式反 核燃料 电 应所产生 4、核电站的核心是_，它以 _为核燃料，反应堆中放出的 _能转化为高温蒸汽的 _能，通过汽轮发电机转化为 _能。核电站必须防止 _，避免造成污染问题。 核反应堆 铀 核 内 机械 放射线外泄 四、核能 核能：在原子核发生变化时放出的能量. 获得核能的两条途径是： （1）重核的裂变 （2）轻核的聚变 裂变 科学家们发现用中 子轰击铀235时， 铀核会分裂成大小 差不多的两部分， 这种现象叫做裂变 1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释 放出的能量大约相当于2500t的标准煤
8、完全燃烧所放出能量. 原子弹就是根据裂变链式反应制成的. 用中子轰击铀核,铀核发生裂变，放出能量. 铀 核分裂的同时放出23个中子，又可以轰击其 它铀核，使它们也发生裂变.于是裂变反应便会 链锁式地自行持续下去.这种现象叫做链式反应. 链式 反应 核电站 1.核电站的组成：核反应堆、热 交换器、汽轮机、发电机等。 2.核电站的工作原理：利用原子核 裂变的裂式反应产生的能量来发电。 核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料， 反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能， 通过汽轮发电机转化为电能。 工作过程： 第一回路 第二回路 核 电 站 核电站的优缺点： 优点： 1.核电站只需消耗很少的核燃料，
9、就可以产生大量的电能。 2.核电站不排放烟尘和二氧化碳、 二氧化硫等有害气体，对环境的污 染比火力发电站小得多。 3.从长远看，核能发电成本低于火 力发电。 缺点：现在世界上运行的核电站 都是通过受控 裂变释放的能量发电的，但是，核裂变使用的 核燃料储量非常有限，开采成本高，存在着临 界事故和放射性物质泄露等潜在问题，且核裂 变所生成的核废料可能对环境造成污染。 一、核能：在原子核发生变化时放出的能量. 二、获得核能的两条途径是： （1）重核的裂变（2）轻核的聚变 三、核裂变及其应用 1、裂变：质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质 量核的过程。 理解：核裂变时不仅释放出核能，还会释放出中
10、子。 2、链式反应：铀核裂变时，放出的中子又可以轰击其他铀 核，使他们也发生裂变，这样，裂变将不断地自行继续下 去的现象。 3、应用：不加控制制成原子弹； 加以控制制成核电站。 4、核电站 定义：利用核能发电的电站； 核心：是核反应堆（以铀核为燃料） 组成：a.核反应堆（核能转化为内能） b.热交换器（内能的转移） c.汽轮机（内能转化为机械能) d.发电机（机械能转化为电能） 与火电站的比较 a.区别：燃料不同 b.优点与缺点 注意：防止放射性物质的泄露，导致产 生放射性污染。 聚变 科学家们发现， 某些质量较小的原 子核结合成质量较 大的原子核时，也 能释放出核能，这 种现象叫做核聚变 ，
11、简称聚变.由于 聚变必须在极高的 温度和压强下才能 进行，所以核聚变 也叫热核反应。 聚变是获得大量核能的另一重要途径 热核反应需要的温度很高一般要1106 以上温度 越高，热核反应也进行的越快。 聚变的应用 * 利用轻核聚变可制成氢弹（其威力比原子弹更 为巨大） 引爆 裂变反应 聚变反应 氢弹引爆示意图 聚变又叫热核反应 一个氘核由一个质子和一个中子组 成，一个氚核由一个质子和二个中子组 成，它们发生聚变反应结合成由二个质 子和二个中子组成的氦核时，要放出一 个中子，并释放出核能. 一定质量的氘核和氚核聚变时放出 的能量要比等量的铀核裂变时放出的能 量大几倍. 聚变需要在几百万摄氏度的高温下
12、 才能发生，因此聚变又叫热核反应. *太阳内部进行着大规模的聚变，释放的核能以电磁波的形 式从太阳辐射出来。（自然界中的核聚变） *和平利用聚变产生的核能是非常吸引人的重大课题，我国 的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果. 受控核聚变：作为一种新能源，有着显著的特点，一是核燃料 丰富，二是不污染环境。但是核聚变需要在极高的温度下才能 进行，现在人类还不能象控制核裂变那样控制核聚变。虽然现 阶段在这方面已取得一定的成果，但要真正安全、和平地利用 核聚变，还要经过长期的努力。 四、核聚变 1、定义：两个质量较轻的原子核结合成一个 较重的原子核时，释放核能的现象。 2、太阳内部进行着
13、大规模的聚变，释放的核 能以电磁波的形式从太阳辐射出来。（自然 界中的核聚变） 3、受控核聚变的优点： 一是核燃料丰富且价格低廉； 二是不污染环境。 如图18-2俄罗斯的切尔诺贝 利的核电站事故造成的辐射 污染波及了白俄罗斯、俄罗 斯及乌克兰的大片领土。各 类辐射病、癌症、神经紧 张、居民被迫疏散等后斯影 响还深深的留在人们的心 中。有的同学提出，既然核 电站有这么大的危害，就不 用建造核电站。你认为这种 观点合理吗？提出你的看 法。 1.从核能到电能，下列能量转化过程 中正确的途径是（ ） A、核能机械能内能电能 B、核能内能机械能电能 C、核能内能电能 D、核能电能 练习练习 C 2、核能是_发生 变化的过程中释放出的能量，它 又叫_能。获得核能的 两条途径是_和 _。 3.核电站是利用 _的能量来发 电的。它的优点是只需消耗很少 的_，就可以产生大量 的_能。 轻核聚变 原子 原子核内部结构 重核裂变 原子核裂变的链式反应所产生 核燃料 电 4、核电站的核心是_ ，它以_为核燃料，反 应堆中放出的_能转化 为高温蒸汽的_能，通 过汽轮发电机转化为_ 能。核电站必须防止 _，避免造成污染问 题。 核反应堆 铀 核 内 机械 放射线外泄