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3.8 核能的利用

发布时间:2013-12-19 09:32:45  

按现在的能源消耗速度,世界上的石 油、天然气和煤等生物化石能源将在几 十年至200年内逐渐耗尽......

1945年8月6日和8月9日, 胖子 美国将两颗外号为“小男孩” 和“胖子”的原子弹,分别投 二战末美国在日本广岛、长崎投下了两枚原子弹 到日本的广岛和长崎,原子弹 爆炸时释放出的巨大能量将两 小男孩 座城市在瞬间化为废墟。8月15 日日本无条件投降。

广岛市80%的建筑物化为灰烬, 6.8万人当场丧生,5年后因原 子弹死亡人数达到24.7万人
长崎市60%的建筑物被摧毁,当场伤亡 8.6万人,5年后共死亡14万人。该地区 核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污 染,患了各种怪异的后遗症,在随后几年 中,又有大批人痛苦地死去。

我国第一颗原子弹爆炸时的情景

原子核 (正)

质子 (正)

中子 (不带电) 核外电子 (负)

1、核能
?原子核发生改变时所释放的能量,这种能量

叫做原子核能。简称核能,俗称:原子能。

2、获得核能的途径
?

(1)裂变

?

(2)聚变

一、裂变和聚变
1、核裂变(重核裂变) 质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2 个新原子核,并释放出能量的过程。

中子就像“点 燃”核燃料的 火柴

用中子轰击铀核,使铀核发生裂变,放出 能量。铀核分裂时,还同时放出2-3个中子, 又可以轰击其它铀核,使它们也发生裂变。这 些铀核分裂时,同样放出中子,从而引起更多 的铀核发生裂变,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 )。
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的标准煤完全燃烧所放出能量

. 如果对裂变的链式反应不加控制,在极短时间 (约百万分之几秒)会释放出大量核能,发生 猛烈爆炸,原子弹就是根据这个原理制成的。

我国第一颗原子弹爆炸时的情景 我国第一颗氢弹爆炸时的情景

核聚变
2个质量较小的原子核结合成质量较大 的新核,同时释放出能量的过程。

2、核聚变(轻核聚变) 2个质量较小的原子核结合成质量较大 的新核,同时释放出能量的过程。

氢弹就是 根据核聚 变的原理 制成的, 威力比原 子弹还要 大。

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 温下才能发生,因此聚变又叫.

? 自然界中,太阳内部的温度高达摄 氏1千万度以上,在那里就进行着大 规模的聚变反应.太阳辐射出的光和 热,正是由聚变反应释放的核能转 化而来的.可以说,地球上的人类每 天都享用着聚变释放出的能量.

? 为便于和平利用核能,必须控制链 式反应的

速度,使核能缓慢而又平 稳地释放出来.为此,人们制成了 一种专门装置——

核能的和平利用――核电站
目前的核电站就是利用原子核裂变时释放 大量能量来工作的。

核电站工作原理:利用裂变在人为控制 下进行,用释放的能量加热水,使水汽 化变成水蒸气推动汽轮机运转,再带动 发电机发电。

二.核能的和平利用――核电站(裂变)

思考:在电站工作过程中,能是如何转化的?

核能→内能→机械能→电能

有人担心核电站会像原子弹一样爆炸,但专家认 为没有必要。专家的这种观点依据何在?
这可是两个不同的概念,核电站失控与原子弹爆炸不一样。 核电站是可控的核装置,原子弹一经点火就不可控制; 原子弹爆炸后会有冲击波、大量的核辐射、光辐射、核污染 等,而核电站里有控制棒,在任何危险时会自动插入反应堆 中紧急停止核反应,即使像切尔诺贝利核电站重大事故,也 只是发生了核污染,并没有冲击波、光辐射。 核反应堆中的核燃料浓度极低,只有3%左右,爆炸不了, 而原子弹里的燃料浓度达到90%以上。中国核潜艇之父彭士 禄曾作了比方:原子弹像烈性白酒,反应堆像低度啤酒,白 酒可燃烧,啤酒可灭火。 原子弹爆炸是真正的“核爆”,是原子核中的核子重新排列; 核电站事故充其量是“化爆”,即化学爆炸,是原子的重新 排列,只是把反应堆里的核燃料碎渣污染环境。

法国1980年到1986年间核 电占总发电量的比例由24 %提高到 70%,在此期间 法国总发电量增加40%, 而排放的硫氧化物 却减少 了9%,尘埃减少了36%, 大气质量有明显改善。

三、放射线
原子核的裂变和聚变都会产生一些放 射性物质,这些物质的原子核内部会 向外辐射出肉眼看不见、能量很高的 射线,其中有α 射线、β 射线、γ 射 线。

三、放射线
α射线:带2个单位正电荷,是氦原子核
β射线:带1个单位负电荷,是高速的电子流 γ射线:电中性

放射性物质标志

核电站实施纵深防御、 多重保护、多样性的设计原 则,确保核安全。以秦山核 电站为例,它有三道屏障, 用于防止放射性物质的外泄。

第一道屏障是锆-4合金 的燃料包壳,它把核燃料及 其裂变产物封闭起来。

第二道屏障是壁后为 175毫米钢板制成的反应堆 压力容器以及相应的管道 设施,它把反应堆冷却剂 包容在里面,防止有放射 性的反应堆冷却剂外泄。

第三道屏障是反应堆 安全壳,它是高72.5米、 外径38米、厚1米的钢筋混 凝土制成的圆柱形建筑, 内衬6毫米的钢板。安全壳 既能抵御外部破坏。

放射线的缺点和优点
缺点:大剂量的放射线对人畜会造成伤害.


优点:较小的量并加以控制则可以为人类 做许多的事。
如:放射线对机械设备探伤,使种子变异,培 育新的优良品种,治疗肿瘤,用射线来杀菌、 保鲜等。

γ 射线在医学上的应用

课内练习:
1、关于核能的获得,下列说法正确的是( B ) A、核反应堆就是利用原子核裂变时,在极短时间内 释放出大量核能的装置 B、当原子核内部发生变化时,能释放出巨大的能量, 核裂变和聚变是获得核能的两种方法 C、核电站是使核能直接转化成电能的装置 D、在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变

2.关于核能,下列说法正确的是 A.原子核很小,因此其中不可能存在大量的能量 D B.人们现在能够利用可控核聚变的能量 C.对于核裂变的链式反应,人们还不能控制 D.无论是较大的原子核受激分裂,还是较小的原子核的结合, 其中都会伴随着巨大的能量变化

B 3.核电站的能量转化情况是 A.核能→机械能→电能 B.核能→内能→机械能→电能 C.核能→化学能→电能 D.化学能→内能→电能
4.原子弹和核电站的根本区别是 C A.原子弹利用核裂变,核电站利用核聚变 B.原子弹利用核聚变,核电站利用核裂变 C.原子弹对裂变的链式反应不加控制,核电站控制裂变的链式反 应速度 D.原子弹对聚变的链式反应不加控制,核电站控制聚变的链式反 应速度

练习: 太阳内部进行着大规模的核反应是 ( A ) A、核聚变 B、核裂变 C、核聚变和核裂变 D、不能确定


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