第3章

能量的轉(zhuǎn)化與守恒第7節(jié)

核能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說(shuō)出核能的概念及其應(yīng)用。2.知道原子核的裂變和聚變是獲得核能的兩種方式。3.了解核電站的工作過(guò)程，知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的問(wèn)題。4.了解放射線及其應(yīng)用。5.初步建立利用核能的意識(shí)，初步建立能源可持續(xù)發(fā)展的觀念。知識(shí)點(diǎn)1

核能1.核能概念原子核是可以轉(zhuǎn)變的。原子核在轉(zhuǎn)變過(guò)程中所釋放出的能量，稱為核能獲得途徑原子核的裂變和原子核的聚變2.核裂變含義裂變是質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個(gè)新原子核，并釋放出巨大能量的現(xiàn)象舉例鏈?zhǔn)椒磻?yīng)每個(gè)鈾核裂變時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核，使其他鈾核裂變并產(chǎn)生更多的中子，這樣就會(huì)導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如圖所示應(yīng)用（1）快速的裂變反應(yīng)可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，把核能用于和平建設(shè)事業(yè)，“核反應(yīng)堆”就是控制裂變反應(yīng)的裝置。（2）原子彈、核電站都是根據(jù)核裂變的原理制成的。原子彈屬于不加控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；核電站屬于可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)3.核聚變含義2個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新原子核，同時(shí)釋放出能量的現(xiàn)象。由于核聚變需要極高的溫度，所以核聚變也叫熱核反應(yīng)圖示氘核（核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子）和氚核（核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子）在超高溫下聚合成新的原子核——氦核，并釋放出1個(gè)中子，同時(shí)釋放巨大的能量_______________________________________________________________釋放能量情況質(zhì)量相同的核燃料，核聚變反應(yīng)釋放的核能比核裂變反應(yīng)釋放的核能要多得多應(yīng)用氫彈是根據(jù)核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。太陽(yáng)的內(nèi)部在不停地發(fā)生這種核聚變，從而向外釋放出巨大的能量裂變與聚變的比較

比較裂變聚變定義較大原子核分裂為較小原子核的過(guò)程質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成較大原子核的過(guò)程條件用中子轟擊較大原子核超高溫釋放核能大小巨大更加巨大是否可以控制可利用核反應(yīng)堆控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度目前，核聚變反應(yīng)速度還不能人為控制應(yīng)用原子彈、核電站氫彈典例1

下列關(guān)于核能的說(shuō)法正確的是(

)CA.核能和煤、石油一樣都是常規(guī)能源，而不是新能源B.核能是可再生能源C.原子核發(fā)生裂變和聚變都會(huì)釋放出巨大的能量D.氫彈爆炸就是核裂變發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果知識(shí)點(diǎn)2

核能的和平利用——核電站

難點(diǎn)利用核能發(fā)電的電站叫核電站。利用核能發(fā)電是人們和平利用核能的一個(gè)重要方向。1.核電站核反應(yīng)堆可控制地進(jìn)行核反應(yīng)的裝置，稱為核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是核電站的核心部分，它以軸為核燃料核電站的原理利用核反應(yīng)堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電工作過(guò)程

__________________________________________________________________①第一回路中的水被泵壓入反應(yīng)堆，在那里加熱，然后進(jìn)入熱交換器，把熱量傳給第二回路的水以后，又被泵壓回到反應(yīng)堆里。②在熱交換器內(nèi)，第二回路的水經(jīng)加熱變成高溫高壓蒸汽，送入汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功后溫度和壓強(qiáng)都降低，進(jìn)入冷凝器，最后又由水泵把它壓回?zé)峤粨Q器。高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電核電站的能量轉(zhuǎn)化

核電站的特點(diǎn)①消耗燃料少，產(chǎn)生的能量巨大，可以大大減少燃料的運(yùn)輸量；②特別適用于缺少化石能源和水力資源的地區(qū)；③建設(shè)成本較高，技術(shù)含量高，但原料成本相對(duì)偏低；④核電站需防止放射性物質(zhì)泄漏，以免造成放射性污染，因此必須采用可靠的保護(hù)措施，同時(shí)要處理好廢渣2.核能的和平利用人們雖然能夠控制裂變反應(yīng)的速度，但還沒(méi)有找到實(shí)用的控制核聚變反應(yīng)的方式，直到現(xiàn)在人類(lèi)還不能和平利用核聚變的能量。科學(xué)家一直致力于探索核聚變的控制途徑。受控的核聚變能夠?yàn)槿祟?lèi)提供幾乎取之不盡的理想潔凈的能量，人類(lèi)一旦能夠穩(wěn)定地獲取核聚變能，將不再有“能源危機(jī)”。典例2

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2021年1月，使用中國(guó)自主研發(fā)核電技術(shù)的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組正式投入運(yùn)行。核反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)后產(chǎn)生大量的熱，使第一回路中的水成為高溫高壓水后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，在其中將第二回路中的水加熱成為高溫高壓水蒸氣，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。下列說(shuō)法不正確的是(

)CA.核反應(yīng)堆是利用核裂變產(chǎn)生核能的B.蒸汽發(fā)生器內(nèi)通過(guò)熱傳遞改變水的內(nèi)能C.汽輪機(jī)工作時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)[解析]

汽輪機(jī)是熱機(jī)，使用時(shí)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)3

放射性1.放射性：早在100多年前，科學(xué)家貝克勒爾、居里夫人等發(fā)現(xiàn)鈾、釷、鐳等元素能夠自發(fā)地放出穿透能力很強(qiáng)的射線。居里夫人把元素具有的這種輻射能力叫放射性。2.三種主要的放射線射線組成穿透本領(lǐng)帶正電的高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核流穿透能力不強(qiáng)，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米帶負(fù)電的高速運(yùn)動(dòng)的電子流穿透能力較強(qiáng)，能穿透幾毫米厚的鋁板能量很高的電磁波，不帶電（中性）穿透能力極強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土3.放射性的利與弊利工業(yè)農(nóng)業(yè)利用放射線照射種子，使其發(fā)生變異，培育新的優(yōu)良品種；利用放射線可以殺菌醫(yī)療弊過(guò)量的高能量的放射線照射對(duì)人體和動(dòng)物的組織有破壞作用典例3

以下對(duì)于放射線的說(shuō)法正確的是(

)B

題型

核能的利用角度1

裂變和聚變

★★典例4

（2022·臨海期末）臺(tái)州已成為發(fā)電大市，有多種發(fā)電方式。如圖甲所示為三門(mén)核電站發(fā)電流程圖，目前核電站主要利用________（選填“核聚變”或“核裂變”）獲得核能。如圖乙所示為溫嶺江廈潮汐發(fā)電的原理圖，從能量轉(zhuǎn)化角度來(lái)說(shuō)，就是利用海水的______能，通過(guò)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。核裂變機(jī)械角度2

能量轉(zhuǎn)化過(guò)程

★★典例5

（2023·湖州模擬）目前，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，核能在構(gòu)建清潔低碳能源體系中起到