【情景引入】22.2核能我國第一顆原子彈爆炸時的情景我國第一顆氫彈爆炸時的情景【課堂活動】原子核（正）核外電子（負）

質(zhì)子（正）中子（不帶電）1.原子的結(jié)構(gòu)原子核質(zhì)子中子電子核能一【課堂活動】質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。2.核能質(zhì)子和中子依靠強大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。獲得核能有兩種途徑：①裂變②聚變【課堂活動】1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時釋放的能量。用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？1．發(fā)生裂變的條件裂變二【課堂活動】

將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點燃第一根火柴后，會發(fā)生什么？2．鏈式反應(yīng)

用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時，會釋放出核能，同時還會產(chǎn)生幾個新的中子，這些中子會繼續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈式反應(yīng)?！菊n堂活動】

鏈式反應(yīng)如果是在一瞬間進行，那將是劇烈的爆炸。原子彈的爆炸就是鈾核或钚核裂變發(fā)生鏈式反應(yīng)的結(jié)果。原子彈【課堂活動】核能→內(nèi)能→機械能核電站為便于和平利用核能，必須控制鏈式反應(yīng)的速度，使核能緩慢而又平穩(wěn)地釋放出來。為此，人們制成了一種專門裝置——核反應(yīng)堆。核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。它的能量是如何轉(zhuǎn)化的？【課堂活動】世界核協(xié)會（WNA）近日發(fā)布的《世界核工業(yè)現(xiàn)狀報告2025年版》顯示，2025年中國核能發(fā)電量超過了核電大國法國，成為僅次于美國的世界第二核電大國?！菊n堂活動】秦山核電站大亞灣核電站田灣核電站嶺奧核電站【課堂活動】將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來，也會釋放出巨大的核能。氘氚氦核中子氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變。能量聚變聚變?nèi)菊n堂活動】氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量?？煽鼐圩兩形磳崿F(xiàn)，海水中蘊藏著豐富的氘核，科學(xué)家預(yù)言，通過可控聚變來利用核能，將有望徹底解決人類能源問題?！菊n堂活動】

2025年5月，在全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）控制大廳，屏幕顯示中國的“人造太陽”，在1.2億攝氏度下，成功“燃燒”101秒！這標志著我國核聚變研究又獲得重大突破，也為人類獲得可控核聚變能源，奠定了商用的物理和工程基礎(chǔ)。

據(jù)測算，1升海水中含有的氘，核聚變反應(yīng)后即可產(chǎn)生300升汽油燃燒的能量。不僅如此，核聚變的產(chǎn)物為氦和中子，不排放有害氣體，也不危害生命和健康，有助于讓生態(tài)和環(huán)境保持良好狀態(tài)，減少地球上的溫室效應(yīng)、酸雨、霧霾。而且，由于原料從海水中就能獲得，核聚變能源的獲得成本將極為低廉。因此，核聚變能源被認為是理想的終極能源?！菊n堂活動】

要產(chǎn)生核聚變，得在高溫高壓的環(huán)境下，比如，在太陽中心，氫可以在1500萬度K的高溫和2000億個大氣壓的高壓下聚變成氦。而在地球上沒有那么高的壓強，要發(fā)生聚變，溫度就需要達到上億度。因此，在地球上實現(xiàn)核聚變是非常難的。

中國的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置，恰恰就把可控核聚變，做到了1億度高溫，還堅持了101秒。太陽之所以能夠發(fā)光發(fā)熱。是因為其內(nèi)部的劇烈核聚變反應(yīng)，而我國研制的環(huán)流器二號M裝置運行原理和太陽類似。也因此被稱為“人造太陽”。

雖然實現(xiàn)了首次發(fā)電，但不代表中國已經(jīng)完全掌握這項技術(shù)，所以中國將可控核聚變項目分成了三個階段，第一階段是到2025年，中國暫時完成了可控核聚變的首次發(fā)電第一階段目標，而且是提前完成了第一階段目標。二階段是到2035年，主要是提高可控核聚變效率，降低投入，提高產(chǎn)出。第三階段是到2050年，基本實現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)化需求，并且在各地建造可控核聚變發(fā)電站?！菊n堂活動】核電安全1.切爾諾貝利核事故時間：1986年國際原子能事故等級：第7級1986年4月26日凌晨1點22分，蘇聯(lián)統(tǒng)治下烏克蘭境內(nèi)，切爾諾貝利核電站發(fā)生爆炸，至今仍是人類史上最嚴重的核電事故。事故起因為反應(yīng)堆進行緊急停機后的后備供電測試時，由于人為失誤，安全殼發(fā)生破裂并引發(fā)大火，放射性裂變產(chǎn)物和輻射塵釋放到大氣中。當時的輻射覆蓋并擴散至歐洲東部、西部和北部大部分地區(qū)，據(jù)估有超過33.5萬人被迫撤離疏散區(qū)。此次核事故的直接死亡人數(shù)為56人，另有數(shù)千人因受到輻射患上各種慢性病。由國際原子能總署和世界衛(wèi)生組織所估算，暴露在高度輻射物質(zhì)下的大約60萬人中，將額外有4,000人將死于癌癥?！菊n堂活動】2.福島核泄漏事故時間：2011年國際原子能事故等級：第7級2011年3月，9.0級地震、高達20多米的海嘯、大停電、備用柴油發(fā)電機被淹、蓄電池耗盡等一系列小概率發(fā)生的事件卻接連在日本福島發(fā)生，致使福島核電站冷卻系統(tǒng)長時間停止工作，核燃料棒熔毀，發(fā)生氫氣爆炸，安全殼破損，事故等級不斷上升，最后釀成重大核安全事故。日本福島核泄漏事件給世界各國帶來了巨大沖擊，這起事故等級最終確定為7級，與切爾諾貝利事故為同級，是日本歷史上最為嚴重的核電事故。事故不僅造成了巨大的經(jīng)濟損失和大面積的環(huán)境污染，并引發(fā)人們對核能的安全性提出質(zhì)疑。核電安全【課堂活動】核電安全

作為中國高端制造業(yè)走向世界的“國家名片”，“華龍一號”是當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。“華龍一號”設(shè)計壽命為60年，創(chuàng)新采用“能動和非能動”相結(jié)合的安全系統(tǒng)及雙層安全殼等技術(shù)，在安全性上滿足國際最高安全標準要求。

“華龍一號”具有當前最高安全標準，研發(fā)設(shè)計者把今后60年，甚至100年可能發(fā)生的不安全因素都考慮到、解決掉，這就有了“華龍一號”特有的能動與非能動結(jié)合的安全防御體系，能抵御九度烈度以上強震、抗大飛機撞擊等能力?！菊n堂小結(jié)】課堂小結(jié)四【課堂檢測】1.(2025·湖南省張家界市)新一代“人造太陽”裝置在成都建成并實現(xiàn)首次放電?！叭嗽焯枴崩胈_____選填“聚變”或“裂變”，這種方式釋放的核能具有不產(chǎn)生高放射性核廢料的優(yōu)點，屬于______選填“可再生”或“不可再生”能源。2.(2025·廣東省)原子由______和電子組成，電子帶______電，用中子轟擊軸235原子核，可使其發(fā)生核______選填“聚變”或“製變”并釋放核能。課堂檢測五【課堂檢測】3.(2025·江蘇省蘇州市)我國具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”核電機組的投入運行，使中國躋身核電技術(shù)先進國家行列。核電站是利用核反應(yīng)堆發(fā)生核______裂變聚變時提供的能量發(fā)電的，反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)采用水冷方式是利用______做功熱傳遞的方式來改變內(nèi)能。4.(2025·云南省昆明市)目前，人類利用核能發(fā)電的主要方式是______選填“核裂變”或“核聚變”；石油、天然氣是______能源選填“可再生”或“不可再生”。課堂檢測五【課堂檢測】5.(2025·陜西省)2025年1月，使用中國自主研發(fā)核電技術(shù)的“華龍一號”5號機組正式投入運行。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)動汽輪機運轉(zhuǎn)，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。下列說法不正確的是A.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)通過熱傳遞改變水的內(nèi)能C.汽輪機工作時將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.發(fā)電機的工作原理是電磁感