資源簡介

3.7 核能
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 2
知識點一、核能 2
知識點二、核電站 5
知識點三、放射性 10
模塊三 鞏固提高 10
模塊一 知己知彼
學習目標 目標解讀
1.說出核能的概念及其應用。
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程，知道核能的優點和可能帶來的問題。 4.了解放射線及其應用。
5.初步建立利用核能的意識，初步建立能源可持續發展的觀念。 解讀1:知道裂變和鏈式反應，聚變和熱核反應，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。
解讀2:知道放射性及其應用及核電站是利用核裂變的原理來工作的，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。
模塊二 知識掌握
知識點一、核能
原子由原子核和核外電子構成，而原子核又由質子和中子構成，質子帶正電荷，中子不帶電，對于原子來說，質子和中子幾乎集中了原子的全部質量，卻擠在原子中心非常小的空間內，構成很小的原子核，這使得原子核分裂或重新組合極其困難，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可釋放出驚人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以轉變的，原子核在轉變過程中所釋放出的能量叫做核能。核裂變和核聚變是獲得核能的兩種途徑。
（二）裂變
(1)含義:核裂變是質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出巨大能量的現象。如中子轟擊鈾235，鈾核就會分裂成2個新核，并釋放出能量，同時產生幾個新的中子，1千克鈾全部裂變，釋放的能量超過2000噸煤完全燃燒釋放的能量。
(2)鏈式反應:每個鈾核裂變時會產生幾個中子，這些中子又會繼續轟擊其他鈾核，使其他鈾核裂變并產生更多的中子，這樣就會導致一系列鈾核持續裂變，產生鏈式反應，如圖所示。快速的裂變反應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]還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設事業。“核反應堆”就是控制裂變反應的裝置。
(3)應用:原子彈、核電站都是根據核裂變的原理制成的。原子彈屬于不加控制的鏈式反應；核電站屬于可控制的鏈式反應。
（三）聚變
(1)含義:2個質量較小的原子核結合成質量較大的新原子核，同時釋放出能量的現象。由于核聚變需要極高的溫度，所以核聚變也叫熱核反應。
如圖所示，氘核(1個質子和1個氘核中子)和氚核(1個質子和2個中子)在超高溫下聚合成新的原子核一氦核，并釋放出1個中子，同時釋放巨大的能量。
(2)釋放能量情況:質量相同的核燃料，核聚變反應釋放的核能比核裂變反應釋放的核能要多得多。
(3)應用:氫彈是根據核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。太陽的內部在不停地發生這種核聚變，從而向外釋放出巨大的能量。
【能力拓展】
（一）分清裂變和聚變的概念
(1)裂變是重核的分裂，聚變是輕核的聚合。
(2)到目前為止，裂變的鏈式反應是可控制的，而聚變是不可控制的。
（二）核聚變需要的溫度極高，目前只能依靠核裂變給它提供。例如，氫彈就必須要用原子彈的爆炸來引暴。當前，人類還不能控制核聚變使其和平地釋放能量。
（2022秋 余姚市校級期末）一個相對原子質量為2的氫核和一個相對原子質量為3的氫核，在超高溫、高壓下結合成為一個氦核。這種現象叫做（　　）
A．化合 B．凝結 C．裂變 D．聚變
【解答】解：A、化合屬于化學變化，化學變化是原子核外電子發生變化，原子核不變，故A錯；
B、凝結屬于物理變化，原子核也不會發生變化，故B錯；
C、一個相對原子質量為2的氫核和一個相對原子質量為3的氫核，在超高溫、高壓下結合成為一個氦核，這不屬于裂變，屬于聚合在一起，屬于聚變，故C錯；
D、一個相對原子質量為2的氫核和一個相對原子質量為3的氫核，在超高溫、高壓下結合成為一個氦核，這不屬于裂變，屬于聚合在一起，屬于聚變，故D正確。
故選：D。
（2022秋 舟山期末）2022年12月，核聚變研究領域取得突破性進展。科學家在使用激光的聚變實驗中首次實現了凈能量增益，即產生的能量比注入的能量還要多。這意味著，人類未來有望結束對化石燃料的依賴，或將擁有個安全、綠色、用之不竭的能源選項。核聚變使用的核材料是下列中的（　　）
A．氫（H） B．氦（He） C．鈾（U） D．钚（Pu）
【解答】解：現階段，核聚變使用的核材料是氫（H）。
故選：A。
（2022秋 嵊州市期末）中國成功研發出了先進核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應堆發電技術，于2021年9月底在甘肅武威啟動試運行，創造了又一項奇跡，其技術應用屬于世界首次。釷基熔鹽堆具有產生的核廢料非常少、使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源和熱轉換效率高等顯著優點。下列有關釷基熔鹽堆的說法正確的是（　　）
A．釷基熔鹽堆不產生核廢料
B．釷基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內陸
C．釷基熔鹽堆的熱轉換效率比傳統的核反應堆還要低
D．釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量
【解答】解：
A．由題意可知，釷基熔鹽堆具有產生的核廢料非常少的優點，但不能說釷基熔鹽堆不產生核廢料，故A錯誤；
B．由題意可知，釷基熔鹽堆使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源，所以釷基熔鹽堆可以建在內陸，故B錯誤；
C．由題意可知，釷基熔鹽堆具有熱轉換效率高的優點，所以釷基熔鹽堆的熱轉換效率比傳統的核反應堆還要高，故C錯誤；
D．由題意可知，中國成功研發出了先進核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應堆發電技術，則釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量，故D正確。
故選：D。
（2023 衢州模擬）現在各國科研人員都在致力于一些新型材料的研究。
（1）英國科研人員研制出自動滅火陶瓷磚，磚里壓入一定量的氦氣和二氧化碳，這種磚砌成的房屋發生火災時，在高溫烘燒下，磚會裂開并噴出氦氣和二氧化碳，從而抑制和撲滅火焰。噴出的氦氣和二氧化碳能達到滅火目標的原理是 　使燃燒物與氧氣隔絕　。
（2）中國科研人員首次在自然界發現鈾，金屬鈾和二氧化鈾按要求制成一定尺寸和形狀的燃料棒或燃料塊，就可以投入核反應堆使用，此反應堆獲得核能的途徑是 　核裂變　。（選填“核裂變”或“核聚變”）。
【解答】解：（1）英國科研人員研制出自動滅火陶瓷磚，磚里壓入一定量的氦氣和二氧化碳，這種磚砌成的房屋發生火災時，在高溫烘燒下，磚會裂開并噴出氦氣和二氧化碳，從而抑制和撲滅火焰。噴出的氦氣和二氧化碳能達到滅火目標的原理是使燃燒物與氧氣隔絕；
（2）目前核聚變不可控制，中國科研人員首次在自然界發現鈾，金屬鈾和二氧化鈾按要求制成一定尺寸和形狀的燃料棒或燃料塊，就可以投入核反應堆使用，此反應堆獲得核能的途徑是核裂變變。
故答案為：（1）使燃燒物與氧氣隔絕；（2）核裂變。
（2023春 慶元縣校級月考）電影《流浪地球》敘述的是因為太陽氦閃膨脹而影響人類所居住的地球，人類計劃推動地球離開太陽系，奔往4.2光年外的比鄰星建立新家園過程的故事。
（1）“流浪”地球第一階段是剎車階段：憑借赤道上的“行星發動機”的巨大推力，使地球停止自轉。利用“行星發動機”使地球自轉停止，說明力的作用效果是 　改變物體的運動狀態　；
（2）目前來說，太陽還處在壯年，不會發生氦閃影響地球的生存，地球還不需要“流浪”從太陽射向地球的電磁能就是由太陽內部進行著的核 　聚變　反應而產生的。
【解答】解：（1）利用“行星發動機”使地球自轉停止，地球運動狀態發生了變化，說明力的作用效果是改變物體的運動狀態；
（2）太陽射向地球的電磁能就是由太陽內部進行著的核聚變反應而產生的。
故答案為：改變物體的運動狀態；聚變。
知識點二、核電站
利用核能發電的電站叫核電站。利用核能發電是人們和平利用核能的一個重要方向。
（一）核電站的原理
(1)核反應堆:可控制地進行核反應的裝置，稱為核反應堆。核反應堆是核電站核心部分，它以鈾為核燃料。
(2)核電站的原理:利用核反應堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發電機發電。
工作過程:如圖所示。
反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能,通過汽輪機帶動發電機發電，內能轉化為機械能,再轉化為電能。核電站的工作過程:第一回路中的水被泵壓人反應堆，在那里被加熱，然后進人熱交換器，把熱量傳給第二回路的水，然后又被泵壓回到反應堆里；在熱交換器內，第二回路的水經加熱生成高溫高壓蒸汽，被送入汽輪機驅動汽輪機做功后溫度降低、壓強減小，進人冷凝器，最后又由水泵把它壓回熱交換器。高速旋轉的汽輪機帶動發電機發電。
(3)核電站的能量轉化:核電站并非將核能直接轉化為電能。目前人類使用的電能大多數是通過發電機發出的，而發電機是把機械能轉化為電能的裝置，所以核電站必須把核能通過某些途徑轉化為機械能，再通過發電機轉化為電能。核反應堆以鈾235為燃料，反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能，通過汽輪機做功，將內能轉化為機械能，帶動發電機發電，將機械能轉化為電能。
（二）核電站的特點
(1)消耗燃料少，廢渣也少,產生的能量巨大，可以大大減少燃料的運輸量。
(2)特別適合于缺少煤、石油和水力資源的區域。
(3)核電站需防止放射性物質泄漏造成的放射性污染，因此必須采用可靠的保護措施，同時要處理好廢渣。
(4)成本低，一些發達國家的核電已占相當大的比例，我國的核電事業發展得也很快。
（三）太陽能
(1)在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生核聚變。
(2)太陽的巨大能量是內部核聚變產生的。
(3)大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去,其中有一部分到達地球表面。
【能力拓展】
(1)核電站利用核能發電,其核心設備是核反應堆。核電站的核反應堆是利用可控的核裂變反應釋放核能的設備。
(2)核泄漏是指大量放射性的物質外泄，會對環境造成嚴重的破壞，因此核電站的安全應得到高度重視。
(3)核能是不可再生能源
（2023 拱墅區模擬）電影《厲害了，我的國》自今年3月2日在全國上映來燃爆各大影院，特別是作為大國工程和“一帶一路”國家名片的“華龍一號”核電機組（如圖），代表創新成果的人造太陽，在影片中亮相，再次彰顯了大國實力，很是搶鏡！以下關于核電站說法正確的是（　　）
A．利用核聚變原理
B．利用核裂變原理
C．核能直接轉化為電能
D．核能是原子內部的化學反應釋放出來的能量
【解答】解：AB、目前人類使用的核電站是利用核裂變原理，不是核聚變原理，故A錯誤，B正確；
C、核能在一回路中轉化為內能，通過汽輪機，將內能轉化為機械能，汽輪機帶動發電機發電，將機械能轉化為電能，故C錯誤；
D、核能是原子內部的原子核重新聚合和分裂時釋放出的驚人的能量，故D錯誤。
故選：B。
（2023 溫州模擬）2020年12月，溫州首個核電站三澳核電站獲國家批準建設。該核電站的發電原理及電能輸送如圖所示，則以下敘述不正確的是（　　）
A．核反應堆里的是核裂變反應
B．汽輪機將機械能轉化為內能
C．發電機的主要原理是電磁感應
D．電網在輸送電能時會消耗電能
【解答】解：
A、核電站利用可控的核裂變釋放的核能來發電，故A正確；
B、在汽輪機中蒸氣的內能轉化為汽輪機的機械能，故B錯誤；
C、發電機是利用電磁感應現象的原理制成的，故C正確；
D、在輸電過程中，輸電線有一定的電阻，會消耗一部分電能，故D正確。
故選：B。
（2023 北侖區模擬）2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環流器二號M裝（HL﹣2M）在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國新型核反應堆的自主，設計與建造打下堅實基礎。該反應堆發生的核反應屬于（　　）
A．核聚變
B．核裂變
C．有的是核聚變，有的是核裂變
D．既不是核裂變，也不是核聚變
【解答】解：“中國環流器二號M”是新一代可控核聚變研究裝置。
故選：A。
（2023 北侖區一模）如圖是中國自主設計的“人造太陽”實驗裝置——東方超環，它在1億度超高溫度下運行了近10秒。
（1）核能的釋放有重核裂變和輕核聚變兩種途徑，“人造太陽”的反應原理與太陽相似，通過 　核聚變　的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫。
（2）人造太陽加熱功率超過1×1012瓦，若利用人造太陽發電，發電效率為60%，則每小時發電量達 　2.16×1015　J。
【解答】解：（1）“人造太陽”的反應原理與太陽相似，通過核聚變的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫；
（2）人造太陽”每小時發電量為：
W＝ηPt＝60%×1×1012W×3600s＝2.16×1015J。
故答案為：（1）核聚變；（2）2.16×1015。
（2022秋 臨海市期末）臺州已成為發電大市，有多種發電方式。如圖甲所示為三門核電站發電流程圖，目前核電站主要利用 　核裂變　（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電的原理圖，從能量轉化角度來說，就是利用海水的 　機械　能，通過水輪發電機轉化為電能。
【解答】解：目前核電站是利用原子核的裂變釋放的能量獲得核能的，潮汐發電過程中把海水的機械能轉化為電能。
故答案為：核裂變；機械。
知識點三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科學家貝克勒爾、居里夫婦等發現鈾、釷、鐳等元素能夠自發地放出穿透能力很強的射線。居里夫人把元素具有的這種輻射能力叫做放射性。
原子核的裂變和聚變都會產生些放射性物質，這些物質的原子核內部會向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，如a射線、β射線和γ射線。
（二）三種主要的放射線
射線 組成 穿透本領
a射線 帶正電的高速運動的氦原子核 最弱，在空氣中只能前進幾厘米
β射線 帶負電的高速運動的電子流 較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板
γ射線 能量很高的電磁波 很強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利與弊
(1)利:少量的放射線可以為人類服務，如r射線可以對機械設備進行探傷；可以使種子變異，培育出新的優良品種；利用放射線可以殺菌。醫療上利用γ射線可以治療腫瘤等疾病。
(2)弊:過量的高能量的放射線照射對人體和動植物的組織有破壞作用。
【能力拓展】
放射性物質不一定是核反應的產物，許多天然物質也具有放射性，如鐳、釷等。
模塊三 鞏固提高
（2022秋 臨海市期中）原子彈與核電站的根本區別是（　　）
A．原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變
B．原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變
C．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速率
D．原子彈對聚變的鏈式反應不加控制，核電站控制聚變的鏈式反應速率
【解答】解：原子彈是核裂變不加控制，在極短的時間內釋放出巨大的能量的武器，而用人工控制鏈式反應的速度和平利用核能，是核電站的原理。
故選：C。
（2022秋 余杭區校級月考）發展核能是解決能源危機的主要出路之一。如圖所示為核電站工作流程，關于流程中各裝置的能量轉化，正確的是（　　）
A．核反應堆：核能轉化為機械能
B．蒸汽輪機：機械能轉化為內能
C．發電機：電能轉化為機械能
D．應用：電能轉化為化學能
【解答】解：A．在核反應堆中，核能轉化為內能，故A錯誤；
B．水受熱以后溫度升高，會產生大量的水蒸氣，水蒸氣會推動蒸汽輪機轉動，將內能轉化為機械能，故B錯誤；
C．蒸汽輪機帶動發電機轉動，發電機將機械能轉化為電能，故C錯誤；
D．電池充電時，是將電能轉化為化學能的過程，故D正確。
故選：D。
（2021秋 湖州期末）2021年12月3日，中國南方首個核能供熱項目在浙江海鹽正式投運。下列相關說法錯誤的是（　　）
A．核電站利用核裂變釋放的核能
B．核反應堆將核能轉化為內能
C．核反應堆中鏈式反應是可以控制的
D．核電站產生的核廢料對環境沒有污染
【解答】解：A、電磁波的傳播不需要介質，北斗衛星導航系統是利用電磁波傳遞信息的，故A正確；
B、核電站發電過程：核能先轉化為內能，故B正確；
C、核反應堆中鏈式反應是核裂變是可控的，故C正確；
D、核廢料是對環境污染很嚴重的，故D錯誤。
故選：D。
（2022 海曙區校級三模）對下面的四幅圖描述錯誤的是（　　）
A．甲圖說明發聲的音叉在振動
B．乙圖將直導線AB南北朝向放置，閉合開關后實驗現象更明顯
C．丙圖的核能釋放方式也叫熱核反應
D．丁圖說明摩擦可以創造電荷，使物體帶上靜電，所以能吸引輕小物體
【解答】解：A、發聲的音叉插入水中，濺起水花，因為音叉正在振動，說明聲音是由物體振動產生的，故A正確；
B、由于小磁針受到地磁場的作用，要指南北方向，為了觀察到明顯的偏轉現象，應使電流產生的磁場方向為東西方向，故應使把直導線南北放置，故B正確；
C、熱核反應是核聚變，核聚變又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應。核是指由質量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，故C正確；
D、丁圖說明摩擦可以使物體帶電，而電荷的產生本質是得失電子而不是創造電荷，故D錯誤。
故選：D。
（2021秋 杭州期末）如圖是核能發電原理圖，下列說法正確的是（　　）
A．核能是可再生能源，核電站是利用重核裂變來釋放核能
B．能量轉換：核能→機械能→熱能→電能
C．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速率
D．核電站使用的核燃料是石油或天然氣
【解答】解：A、核能是不可再生能源，核電站是利用可控的重核裂變來釋放核能的，故A錯誤；
B、核電站是利用鈾原子核裂變時放出的核能來發電的，能量轉化過程是：核能→內能→機械能→電能，故B錯誤；
C、在核電站的核反應堆中，利用的是可控的核裂變，而原子彈同樣是核裂變的鏈式反應，但卻是不加控制的，故C正確；
D、核電站使用的就是核燃料，而不是石油或天然氣，故D錯誤。
故選：C。
（2021秋 柯橋區期末）2021年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。關于核能的應用，下列說法中正確的是（　　）
A．原子彈是根據核聚變的原理制成的
B．現有核電站核變原理與氫彈核變原理相同
C．核能有核輻射危險，我們應該完全杜絕核能發電
D．核電站發電的能量轉化過程是：核能→內能→機械能→電能
【解答】解：
A、原子彈是利用核裂變的原理制成的，氫彈是利用核聚變的原理制成的，故A錯誤；
B、核電站中的核反應堆是進行裂變而獲得核能的一種裝置，是可控的，與氫彈核變原理不相同，故B錯誤；
C、核能雖然具有放射性，可能對環境造成污染，但只要科學處理還是可以控制的，所以我們可以開發和使用核能，故C錯誤；
D、核電站能量轉化的過程是：通過核反應把核能轉化為內能，得到高溫水蒸氣；水蒸氣推動汽輪機轉動，把內能又轉化為機械能；汽輪機再帶動發電機發電，得到電能，則整個過程中能量轉化的正確順序是：核能→內能→機械能→電能，故D正確。
故選：D。
（2022 西湖區校級二模）我國具備完全自主知識產權的“華龍一號”核電機組的投入運行，使中國躋身核電技術先進國家行列。核電站是利用核反應堆發生核 　裂變　（裂變/聚變）時提供的能量發電的，反應堆冷卻系統采用水冷方式是利用 　熱傳遞　（做功/熱傳遞）的方式來改變內能。
【解答】解：核電站是利用核反應堆發生核裂變時提供的能量發電的，冷卻系統采用水冷方式是利用熱傳遞的方式來改變內能。
故答案為：裂變；熱傳遞。
（2022 溫州模擬）據美國《防務新聞》網站3月9日報道，五角大樓已簽署3份合同，開始進行移動式小型核反應堆的設計工作。移動式小型核反應堆也可以用于發電，核能發電利用了 　核裂變　原理（請選填“核裂變”或“核聚變”）；發電機是利用 　電磁感應　原理工作的。
【解答】解：目前的核電站都是核裂變發電站；發電機是根據電磁感應原理工作的。
故答案為：核裂變；電磁感應。
（2022 溫州模擬）不久前，甘肅武威釷基熔鹽堆進行了試運行。釷基熔鹽堆成功擺脫了之前鈾和钚元素為燃料的核能發電模式，改用以放射性極低的釷元素為核燃料，在核能發電領域具有劃時代意義。
（1）核電站的核心是核反應堆，它將核能轉化為 　內　能，再通過其他機械轉化為機械能，最后轉化為電能。
（2）目前核電站主要是用鈾、钚等作為核燃料來發電，核反應類型是相同的。右側兩幅核變化示意圖中，能形象描述這種核能獲得方式的是圖 　甲　。
【解答】解：（1）核電站的能量轉化是核能轉化為內能，再轉化為機械能最后轉化為電能。；
（2）核反應堆中發生的是可控制的核裂變，甲是核裂變，乙是核聚變，故選甲。
故答案為：（1）內；（2）甲。
（2022 樂清市一模）小希在學校學習了項目化學習后，對家里的太陽能熱水器展開了研究。
（1）太陽核心溫度很高，是由于大量氫原子 　核聚變　（填“核聚變”或“核裂變”）反應變成氦原子，釋放巨大能量。
（2）當太陽光線與太陽能熱水器垂直時效果最好。如圖所示，為了達到最好的集熱效果，從夏季進入冬季時可將圖中的α逐漸 　增大　（填“增大”或“減小”）。
【解答】解：（1）太陽內核溫度很高，是大量氫原子在進行核聚變反應生成氦原子；
（2）我國位于北半球，夏季太陽照射地面的傾斜角度相對于冬季更小，即冬季照射地面的傾斜角度要逐步變大，要達到更好的集熱效果，要使太陽光線與太陽能熱水器垂直，則α要逐步增大。
故答案為：核聚變；增大。3.7 核能
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 2
知識點一、核能 2
知識點二、核電站 4
知識點三、放射性 8
模塊三 鞏固提高 8
模塊一 知己知彼
學習目標 目標解讀
1.說出核能的概念及其應用。
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程，知道核能的優點和可能帶來的問題。 4.了解放射線及其應用。
5.初步建立利用核能的意識，初步建立能源可持續發展的觀念。 解讀1:知道裂變和鏈式反應，聚變和熱核反應，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。
解讀2:知道放射性及其應用及核電站是利用核裂變的原理來工作的，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。
模塊二 知識掌握
知識點一、核能
原子由原子核和核外電子構成，而原子核又由質子和中子構成，質子帶正電荷，中子不帶電，對于原子來說，質子和中子幾乎集中了原子的全部質量，卻擠在原子中心非常小的空間內，構成很小的原子核，這使得原子核分裂或重新組合極其困難，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可釋放出驚人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以轉變的，原子核在轉變過程中所釋放出的能量叫做核能。 和 是獲得核能的兩種途徑。
（二）裂變
(1)含義:核裂變是質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出巨大能量的現象。如中子轟擊鈾235，鈾核就會分裂成2個新核，并釋放出能量，同時產生幾個新的中子，1千克鈾全部裂變，釋放的能量超過2000噸煤完全燃燒釋放的能量。
(2)鏈式反應:每個鈾核裂變時會產生幾個中子，這些中子又會繼續轟擊其他鈾核，使其他鈾核裂變并產生更多的中子，這樣就會導致一系列鈾核持續裂變，產生鏈式反應，如圖所示。快速的裂變反應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]還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設事業。“核反應堆”就是控制裂變反應的裝置。
(3)應用:原子彈、核電站都是根據 的原理制成的。原子彈屬于不加控制的鏈式反應；核電站屬于可控制的鏈式反應。
（三）聚變
(1)含義:2個質量較小的原子核結合成質量較大的新原子核，同時釋放出能量的現象。由于核聚變需要極高的溫度，所以核聚變也叫 。
如圖所示，氘核(1個質子和1個氘核中子)和氚核(1個質子和2個中子)在超高溫下聚合成新的原子核一氦核，并釋放出1個中子，同時釋放巨大的能量。
(2)釋放能量情況:質量相同的核燃料，核聚變反應釋放的核能比核裂變反應釋放的核能要多得多。
(3)應用:氫彈是根據核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。太陽的內部在不停地發生這種核聚變，從而向外釋放出巨大的能量。
【能力拓展】
（一）分清裂變和聚變的概念
(1)裂變是重核的分裂，聚變是輕核的聚合。
(2)到目前為止，裂變的鏈式反應是 ，而聚變是 。
（二）核聚變需要的溫度極高，目前只能依靠核裂變給它提供。例如，氫彈就必須要用原子彈的爆炸來引暴。當前，人類還不能控制核聚變使其和平地釋放能量。
（2022秋 余姚市校級期末）一個相對原子質量為2的氫核和一個相對原子質量為3的氫核，在超高溫、高壓下結合成為一個氦核。這種現象叫做（　　）
A．化合 B．凝結 C．裂變 D．聚變
（2022秋 舟山期末）2022年12月，核聚變研究領域取得突破性進展。科學家在使用激光的聚變實驗中首次實現了凈能量增益，即產生的能量比注入的能量還要多。這意味著，人類未來有望結束對化石燃料的依賴，或將擁有個安全、綠色、用之不竭的能源選項。核聚變使用的核材料是下列中的（　　）
A．氫（H） B．氦（He） C．鈾（U） D．钚（Pu）
（2022秋 嵊州市期末）中國成功研發出了先進核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應堆發電技術，于2021年9月底在甘肅武威啟動試運行，創造了又一項奇跡，其技術應用屬于世界首次。釷基熔鹽堆具有產生的核廢料非常少、使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源和熱轉換效率高等顯著優點。下列有關釷基熔鹽堆的說法正確的是（　　）
A．釷基熔鹽堆不產生核廢料
B．釷基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內陸
C．釷基熔鹽堆的熱轉換效率比傳統的核反應堆還要低
D．釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量
（2023 衢州模擬）現在各國科研人員都在致力于一些新型材料的研究。
（1）英國科研人員研制出自動滅火陶瓷磚，磚里壓入一定量的氦氣和二氧化碳，這種磚砌成的房屋發生火災時，在高溫烘燒下，磚會裂開并噴出氦氣和二氧化碳，從而抑制和撲滅火焰。噴出的氦氣和二氧化碳能達到滅火目標的原理是 　 　。
（2）中國科研人員首次在自然界發現鈾，金屬鈾和二氧化鈾按要求制成一定尺寸和形狀的燃料棒或燃料塊，就可以投入核反應堆使用，此反應堆獲得核能的途徑是 　 　。（選填“核裂變”或“核聚變”）。
（2023春 慶元縣校級月考）電影《流浪地球》敘述的是因為太陽氦閃膨脹而影響人類所居住的地球，人類計劃推動地球離開太陽系，奔往4.2光年外的比鄰星建立新家園過程的故事。
（1）“流浪”地球第一階段是剎車階段：憑借赤道上的“行星發動機”的巨大推力，使地球停止自轉。利用“行星發動機”使地球自轉停止，說明力的作用效果是 　 ；
（2）目前來說，太陽還處在壯年，不會發生氦閃影響地球的生存，地球還不需要“流浪”從太陽射向地球的電磁能就是由太陽內部進行著的核 　 　反應而產生的。
知識點二、核電站
利用核能發電的電站叫核電站。利用核能發電是人們和平利用核能的一個重要方向。
（一）核電站的原理
(1)核反應堆:可控制地進行核反應的裝置，稱為核反應堆。核反應堆是核電站核心部分，它以鈾為核燃料。
(2)核電站的原理:利用核反應堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發電機發電。
工作過程:如圖所示。
反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能,通過汽輪機帶動發電機發電，內能轉化為機械能,再轉化為電能。核電站的工作過程:第一回路中的水被泵壓人反應堆，在那里被加熱，然后進人熱交換器，把熱量傳給第二回路的水，然后又被泵壓回到反應堆里；在熱交換器內，第二回路的水經加熱生成高溫高壓蒸汽，被送入汽輪機驅動汽輪機做功后溫度降低、壓強減小，進人冷凝器，最后又由水泵把它壓回熱交換器。高速旋轉的汽輪機帶動發電機發電。
(3)核電站的能量轉化:核電站并非將核能直接轉化為電能。目前人類使用的電能大多數是通過發電機發出的，而發電機是把機械能轉化為電能的裝置，所以核電站必須把核能通過某些途徑轉化為機械能，再通過發電機轉化為電能。核反應堆以鈾235為燃料，反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能，通過汽輪機做功，將內能轉化為機械能，帶動發電機發電，將機械能轉化為電能。
（二）核電站的特點
(1)消耗燃料少，廢渣也少,產生的能量巨大，可以大大減少燃料的運輸量。
(2)特別適合于缺少煤、石油和水力資源的區域。
(3)核電站需防止放射性物質泄漏造成的放射性污染，因此必須采用可靠的保護措施，同時要處理好廢渣。
(4)成本低，一些發達國家的核電已占相當大的比例，我國的核電事業發展得也很快。
（三）太陽能
(1)在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生 。
(2)太陽的巨大能量是內部 產生的。
(3)大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去,其中有一部分到達地球表面。
【能力拓展】
(1)核電站利用核能發電,其核心設備是核反應堆。核電站的核反應堆是利用可控的核裂變反應釋放核能的設備。
(2)核泄漏是指大量放射性的物質外泄，會對環境造成嚴重的破壞，因此核電站的安全應得到高度重視。
(3)核能是不可再生能源
（2023 拱墅區模擬）電影《厲害了，我的國》自今年3月2日在全國上映來燃爆各大影院，特別是作為大國工程和“一帶一路”國家名片的“華龍一號”核電機組（如圖），代表創新成果的人造太陽，在影片中亮相，再次彰顯了大國實力，很是搶鏡！以下關于核電站說法正確的是（　　）
A．利用核聚變原理
B．利用核裂變原理
C．核能直接轉化為電能
D．核能是原子內部的化學反應釋放出來的能量
（2023 溫州模擬）2020年12月，溫州首個核電站三澳核電站獲國家批準建設。該核電站的發電原理及電能輸送如圖所示，則以下敘述不正確的是（　　）
A．核反應堆里的是核裂變反應
B．汽輪機將機械能轉化為內能
C．發電機的主要原理是電磁感應
D．電網在輸送電能時會消耗電能
（2023 北侖區模擬）2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環流器二號M裝（HL﹣2M）在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國新型核反應堆的自主，設計與建造打下堅實基礎。該反應堆發生的核反應屬于（　　）
A．核聚變
B．核裂變
C．有的是核聚變，有的是核裂變
D．既不是核裂變，也不是核聚變
（2023 北侖區一模）如圖是中國自主設計的“人造太陽”實驗裝置——東方超環，它在1億度超高溫度下運行了近10秒。
（1）核能的釋放有重核裂變和輕核聚變兩種途徑，“人造太陽”的反應原理與太陽相似，通過 　核聚變　的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫。
（2）人造太陽加熱功率超過1×1012瓦，若利用人造太陽發電，發電效率為60%，則每小時發電量達 　2.16×1015　J。
（2022秋 臨海市期末）臺州已成為發電大市，有多種發電方式。如圖甲所示為三門核電站發電流程圖，目前核電站主要利用 　核裂變　（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電的原理圖，從能量轉化角度來說，就是利用海水的 　機械　能，通過水輪發電機轉化為電能。
知識點三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科學家貝克勒爾、居里夫婦等發現鈾、釷、鐳等元素能夠自發地放出穿透能力很強的射線。居里夫人把元素具有的這種輻射能力叫做放射性。
原子核的裂變和聚變都會產生些放射性物質，這些物質的原子核內部會向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，如 。
（二）三種主要的放射線
射線 組成 穿透本領
a射線 帶正電的高速運動的氦原子核 最弱，在空氣中只能前進幾厘米
β射線 帶負電的高速運動的電子流 較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板
γ射線 能量很高的電磁波 很強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利與弊
(1)利:少量的放射線可以為人類服務，如r射線可以對機械設備進行探傷；可以使種子變異，培育出新的優良品種；利用放射線可以殺菌。醫療上利用γ射線可以治療腫瘤等疾病。
(2)弊:過量的高能量的放射線照射對人體和動植物的組織有破壞作用。
【能力拓展】
放射性物質不一定是核反應的產物，許多天然物質也具有放射性，如鐳、釷等。
模塊三 鞏固提高
（2022秋 臨海市期中）原子彈與核電站的根本區別是（　　）
A．原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變
B．原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變
C．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速率
D．原子彈對聚變的鏈式反應不加控制，核電站控制聚變的鏈式反應速率
（2022秋 余杭區校級月考）發展核能是解決能源危機的主要出路之一。如圖所示為核電站工作流程，關于流程中各裝置的能量轉化，正確的是（　　）
A．核反應堆：核能轉化為機械能
B．蒸汽輪機：機械能轉化為內能
C．發電機：電能轉化為機械能
D．應用：電能轉化為化學能
（2021秋 湖州期末）2021年12月3日，中國南方首個核能供熱項目在浙江海鹽正式投運。下列相關說法錯誤的是（　　）
A．核電站利用核裂變釋放的核能
B．核反應堆將核能轉化為內能
C．核反應堆中鏈式反應是可以控制的
D．核電站產生的核廢料對環境沒有污染
（2022 海曙區校級三模）對下面的四幅圖描述錯誤的是（　　）
A．甲圖說明發聲的音叉在振動
B．乙圖將直導線AB南北朝向放置，閉合開關后實驗現象更明顯
C．丙圖的核能釋放方式也叫熱核反應
D．丁圖說明摩擦可以創造電荷，使物體帶上靜電，所以能吸引輕小物體
（2021秋 杭州期末）如圖是核能發電原理圖，下列說法正確的是（　　）
A．核能是可再生能源，核電站是利用重核裂變來釋放核能
B．能量轉換：核能→機械能→熱能→電能
C．原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速率
D．核電站使用的核燃料是石油或天然氣
（2021秋 柯橋區期末）2021年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。關于核能的應用，下列說法中正確的是（　　）
A．原子彈是根據核聚變的原理制成的
B．現有核電站核變原理與氫彈核變原理相同
C．核能有核輻射危險，我們應該完全杜絕核能發電
D．核電站發電的能量轉化過程是：核能→內能→機械能→電能
（2022 西湖區校級二模）我國具備完全自主知識產權的“華龍一號”核電機組的投入運行，使中國躋身核電技術先進國家行列。核電站是利用核反應堆發生核 　（裂變/聚變）時提供的能量發電的，反應堆冷卻系統采用水冷方式是利用 　 　（做功/熱傳遞）的方式來改變內能。
（2022 溫州模擬）據美國《防務新聞》網站3月9日報道，五角大樓已簽署3份合同，開始進行移動式小型核反應堆的設計工作。移動式小型核反應堆也可以用于發電，
核能發電利用了 　 　原理（請選填“核裂變”或“核聚變”）；發電機是利用 　 　原理工作的。
（2022 溫州模擬）不久前，甘肅武威釷基熔鹽堆進行了試運行。釷基熔鹽堆成功擺脫了之前鈾和钚元素為燃料的核能發電模式，改用以放射性極低的釷元素為核燃料，在核能發電領域具有劃時代意義。
（1）核電站的核心是核反應堆，它將核能轉化為 　 　能，再通過其他機械轉化為機械能，最后轉化為電能。
（2）目前核電站主要是用鈾、钚等作為核燃料來發電，核反應類型是相同的。右側兩幅核變化示意圖中，能形象描述這種核能獲得方式的是圖 　 　。
（2022 樂清市一模）小希在學校學習了項目化學習后，對家里的太陽能熱水器展開了研究。
（1）太陽核心溫度很高，是由于大量氫原子 　（填“核聚變”或“核裂變”）反應變成氦原子，釋放巨大能量。
（2）當太陽光線與太陽能熱水器垂直時效果最好。如圖所示，為了達到最好的集熱效果，從夏季進入冬季時可將圖中的α逐漸 　 　（填“增大”或“減小”）。

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