1、第十一章第十一章 物理学与能源技术物理学与能源技术 四、核能四、核能 物体物体 分子分子 原子原子 原子核原子核 核外电子核外电子 ？ 物体的组成物体的组成 思考：原子核那么小，是否还存在内部思考：原子核那么小，是否还存在内部 结构呢？结构呢？ 一、原子核一、原子核 核能核能 原子原子 质子质子 中子中子 通过“核力”结合通过“核力”结合 质量较大的原子核发生质量较大的原子核发生分裂分裂或者质量较小的原或者质量较小的原 子核相互子核相互结合结合时，就有可能释放出惊人的能量，这时，就有可能释放出惊人的能量，这 就是就是核能核能。 质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。质子和中子依靠强大的核力
2、紧密地结合在一起。 要使它们分裂或结合都是极其困难的。要使它们分裂或结合都是极其困难的。 核能：核能：在原子核发生变化时放出的能量在原子核发生变化时放出的能量. 获得核能的获得核能的两条途径两条途径是：是： （1）重核裂变）重核裂变 （2）轻核聚变）轻核聚变 （原子能）（原子能） 核能核能 裂变：裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，重原子核分裂成较轻的原子核， 叫作裂变。叫作裂变。 二、核裂变能及其利用二、核裂变能及其利用 1kg铀中的铀核如果全部发生裂变铀中的铀核如果全部发生裂变，释放释放 出的能量大约相当于出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧的标准煤完全燃烧 所放出能量所放出能量.
3、 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？根火柴后，会发生什么？ 链式反应链式反应 想想议议想想议议 那么，地球上的能源是否是无尽的呢？ 用中子轰击铀用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释原子核，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，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。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
4、不加以链式反应如果不加以 控制，大量原子核就在一控制，大量原子核就在一 瞬间发生裂变。释放出极瞬间发生裂变。释放出极 大的能量。大的能量。 在人类实现可控核裂在人类实现可控核裂 变大约三年后，即变大约三年后，即1945年，年， 利用不加控制的核裂变制利用不加控制的核裂变制 造的毁灭性武器造的毁灭性武器原子原子 弹弹爆炸了。爆炸了。 核能这么巨大，难道只能用于战争核能这么巨大，难道只能用于战争 吗？如何才能有效地控制核能的释放？吗？如何才能有效地控制核能的释放？ 思考思考 核电站核电站 核反应堆：核反应堆：是一种能够控制链式是一种能够控制链式 反应的装置。反应的装置。 核电站：核电站：利用核反应
5、堆工作时释利用核反应堆工作时释 放的能量使水汽化，推动蒸汽机放的能量使水汽化，推动蒸汽机 带动发电机发电。带动发电机发电。 核电站示意图核电站示意图 思考思考 核反应堆有厚重的保护层，这是为什么呢？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，是具有原来，用于核反应的燃料，是具有强强 烈放射性烈放射性的物质，能够发出射线。如果没的物质，能够发出射线。如果没 有足够的保护措施，这些射线会对有足够的保护措施，这些射线会对人体健人体健 康造成严重伤害康造成严重伤害。 讨论交流：核泄漏讨论交流：核泄漏 阅读阅读P52讨论交流，谈谈如何防讨论交流，谈谈如何防 止对人体的伤害。止对人体的
6、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）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；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）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；离防护； （3）在遇到核反应堆出现泄漏、原子弹爆炸等突发事件时，）在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。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）核废料也有很强的放射性，目前一般都将其放入特制的
7、 容器内深埋封存。容器内深埋封存。 核电站的优缺点核电站的优缺点 优点：优点： 1.核电站只需消耗很少的核燃料，核电站只需消耗很少的核燃料， 就可以产生大量的电能。就可以产生大量的电能。 2.核电站不排放烟尘和二氧化碳、核电站不排放烟尘和二氧化碳、 二氧化硫等有害气体，对环境的污二氧化硫等有害气体，对环境的污 染比火力发电站小得多。染比火力发电站小得多。 3.从长远看，核能发电成本低于火从长远看，核能发电成本低于火 力发电。力发电。 缺点：缺点：现在世界上运行的核电站现在世界上运行的核电站 都是通都是通 过受控裂变释放的能量发电的，但是，核过受控裂变释放的能量发电的，但是，核 裂变使用的核燃料
8、储量非常有限，开采成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。能对环境造成污染。 三、核聚变三、核聚变 聚变：聚变： 轻原子核结合成较重的原子核，也会轻原子核结合成较重的原子核，也会 释放核能，这种核反应叫作释放核能，这种核反应叫作聚变。聚变。 氢核聚变氢核聚变 核聚变核聚变太阳能量的来源太阳能量的来源 太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7 x 108 t的氢变为氦的氢变为氦 氢弹氢弹 注意：注意：在消耗
9、相同质量核燃料的情况下，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。核聚变比核裂变放出的能量大的多。 氢弹：氢弹： 根据核聚变原理制成的。根据核聚变原理制成的。 威力比原子弹大的多。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：二、获得核能的两条途径是： （1）重核的裂变）重核的裂变 （2）轻核的聚变）轻核的聚变 三、核裂变能及其利用三、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。、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
10、时不仅释放出核能，还会释放出中子。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，放出的中子又可以轰击其他铀核，使他们、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。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；、应用：不加控制制成原子弹； 加以控制制成核电站。加以控制制成核电站。 小结小结 4、核电站、核电站 定义：利用核能发电的电站；定义：利用核能发电的电站； 核心：是核反应堆（以铀核为燃料）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
11、性污染。注意：防止放射性物质的泄露，导致产生放射性污染。 四、核聚变四、核聚变 1、太阳的能量来源、太阳的能量来源核聚变核聚变 2、氢弹、氢弹 1.从核能到电能，下列能量转化过程从核能到电能，下列能量转化过程 中正确的途径是（中正确的途径是（ ） A、核能、核能机械能机械能内能内能电能电能 B、核能、核能内能内能机械能机械能电能电能 C、核能、核能内能内能电能电能 D、核能、核能电能电能 练习练习 B 2.核能是核能是_发生变化的发生变化的 过程中释放出的能量，它又叫过程中释放出的能量，它又叫 _能。获得核能的两条途径是能。获得核能的两条途径是 _和和_。 3.核电站是利用核电站是利用_ _的
12、能量来发电的。它的优的能量来发电的。它的优 点是只需消耗很少的点是只需消耗很少的_，就可，就可 以产生大量的以产生大量的_能。能。 轻核聚变轻核聚变 原子原子 原子核内部结构原子核内部结构 重核裂变重核裂变 原子核裂变的链式反原子核裂变的链式反 核燃料核燃料 电电 应所产生应所产生 4、核电站的核心是、核电站的核心是_，它以，它以 _为核燃料，反应堆中放出的为核燃料，反应堆中放出的 _能转化为高温蒸汽的能转化为高温蒸汽的 _能，通过汽轮发电机转化为能，通过汽轮发电机转化为 _能。核电站必须防止能。核电站必须防止 _，避免造成污染问题。，避免造成污染问题。 核反应堆核反应堆 铀铀 核核 内内 机械机械 放射线外泄放射线外泄
