第五節(jié)

核能的利用與環(huán)境保護(hù)教學(xué)課件TeachingCourseware20XX.XX.XX第五章原子核與核能高中物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊1.知道什么是核反應(yīng)堆,了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。2.知道原子彈和氫彈的反應(yīng)原理。3.知道核能的利用與防護(hù)。素養(yǎng)目標(biāo)新課講解Newlessonexplanation新課講解一、核電站1.反應(yīng)堆通過可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來釋放核能的裝置。(1)燃料：鈾棒(2)慢化劑：為了使裂變產(chǎn)生的快中子減速(3)控制棒：利用鎘棒吸收中子的能力很強(qiáng)來控制反應(yīng)速度(4)水泥防護(hù)層：屏蔽射線防止放射性污染“熱中子（慢中子）”核反應(yīng)堆示意圖水泥防護(hù)層控制棒——鎘棒燃料棒—鈾棒減速劑19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人類通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識了核能并逐步學(xué)會使用和控制核能。新課講解核反應(yīng)堆釋放的核能電能核電站轉(zhuǎn)化為的發(fā)電廠就是將2.核電站壓水式反應(yīng)堆核電站包括反應(yīng)堆本體、一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機(jī)組以及為支持系統(tǒng)正常運(yùn)行并保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。一回路系統(tǒng)是蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，包括蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主冷卻劑泵等，反應(yīng)堆釋放的內(nèi)能由冷卻劑帶到蒸汽發(fā)生器中，產(chǎn)生蒸汽；二回路系統(tǒng)是蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)，與常規(guī)火電廠汽輪發(fā)電系統(tǒng)基本相同。新課講解新課講解目前核電站的反應(yīng)堆以

為燃料，發(fā)電成本低于煤電。但是

只占天然鈾的0.72％，99.28％的

沒有被充分利用，造成了資源的浪費(fèi)和核廢料處理上的困難。采用增殖反應(yīng)堆可使資源得到充分利用。增殖反應(yīng)堆新課講解二、原子彈和氫彈1.原子彈原子彈是一種沒有減速劑、不加控制的爆炸性鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置。原子彈的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是怎樣形成方法一：是將濃度為90％以上的

分成兩塊半球形，每塊都達(dá)不到臨界體積。利用普通炸藥引爆，使兩塊

擠合到一起，使其達(dá)到臨界體積，同時(shí)中子源釋放中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而引發(fā)劇烈爆炸。這樣設(shè)計(jì)的裝置，稱為“槍式”裝置。方法二：稱為“內(nèi)爆法”，即將炸藥放在沒有達(dá)到臨界體積的（或）塊周圍。當(dāng)炸藥爆炸時(shí)，很快向中心壓縮，使(或

）塊密度大增，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這種設(shè)計(jì)方法難度大，但核材料利用率較高。新課講解2.氫彈普通炸藥U235氘、氚爆炸裂變聚變1967年6月17日，我國首枚氫彈爆炸成功氫彈是一種不需人工控制而實(shí)現(xiàn)核聚變的反應(yīng)裝置。新課講解在彈體內(nèi)裝有熱核材料，

、鈾塊或钚塊以及普通炸藥。當(dāng)普通炸藥爆炸時(shí)，鈾塊或钚塊迅速合為一體，使彈體體積超過臨界體積而發(fā)生爆炸。爆炸的高溫高壓使

等輕核發(fā)生聚變反應(yīng)，產(chǎn)生很高的能量直至再次發(fā)生更大規(guī)模的爆炸。新課講解新課講解三、核能的優(yōu)勢與危害等效①核能發(fā)電可緩解能源危機(jī)。一座百萬千瓦級壓水式反應(yīng)堆核電站，每年僅消耗1噸

，同等規(guī)模的燃煤發(fā)電廠每年要消耗原煤2.5×106噸。在煤炭等資源越來越少的情況下，越來越多的國家利用核能發(fā)電。1.核能的優(yōu)勢新課講解百萬千瓦級的燃煤電站每年要排放出幾萬噸二氧化硫、氮氧化物等有害氣體及致癌物質(zhì)，而且煙塵還含有少量釷、鐳等放射性物質(zhì)。核電站的安全殼是頂部為半球形的鋼筋混凝土建筑物，將反應(yīng)堆和一回路系統(tǒng)密封在內(nèi)，能防止其污染環(huán)境；二回路系統(tǒng)的廢水、廢氣是低放射性的且經(jīng)過處理后才能排放。②在安全運(yùn)行的情況下，核能發(fā)電比燃煤發(fā)電對環(huán)境帶來的污染小。新課講解(1)核燃料使用后會產(chǎn)生具有高放射性的核廢料。(2)核泄漏會產(chǎn)生嚴(yán)重后果在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層,用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。核廢料需要裝入特制的容器,深埋地下。2.核能的危害新課講解(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(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。所以，核武器的使用和核武器技術(shù)的擴(kuò)散始終威脅著人類自身的生存。經(jīng)典例題ClassicExample經(jīng)典例題1.(多選)如圖是核電站工作流程圖,關(guān)于核能,下列說法正確的是A.核反應(yīng)堆可以把核能直接轉(zhuǎn)化為電能B.核反應(yīng)堆利用的是原子核衰變過程產(chǎn)

生的能量C.核反應(yīng)生成物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物

的比結(jié)合能D.水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線√√經(jīng)典例題

答案0.527kg經(jīng)典例題

課堂練習(xí)ClassroomPractice課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂小結(jié)ClassSummary課堂小結(jié)核能的利用與環(huán)境保護(hù)目標(biāo)一：核電站燃料：鈾棒目標(biāo)二：原子彈