資源簡介

(共28張PPT)
第3章
能量的轉化與守恒
第7節 核能
一、裂變和聚變
電子
中子
質子
原子是由原子核和核外電子組成的，原子核是由質子和中子組成的，原子的質量幾乎全部集中在原子核上。
1.原子的組成
2.核能
（1）原子核在轉變過程中所釋放出的能量，稱為核能。
（2）核能是從原子核內部釋放出來的，它比物質在化學反應中所釋放出的化學能要大得多。
例如，1kg鈾核全部轉變為氪核和鋇核時釋放出的核能，超過了2000噸煤完全燃燒時釋放出的化學能。
3.獲得核能的兩條途徑
原子核的裂變和原子核的聚變是獲得核能的兩條途徑。
（1）核裂變：質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出巨大的能量現象。
鏈式反應：一次裂變后產生的中子繼續轟擊其他鈾核，就會導致越來越多的鈾核不斷地發生裂變。這種連鎖式的鈾核裂變反應稱為鏈式反應。
鏈式裂變反應示意圖，中子就像“點燃”核燃料的火柴
如果原子核裂變的鏈式反應不加以控制，在短時間內形成雪崩式的裂變反應，就會放出巨大能量而產生猛烈的核爆炸。
原子彈——根據核裂變的原理制成。屬于不可控制的鏈式反應的結果！
（2）核聚變：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。
例如：氘核（核內有 1 個質子、1 個中子的氫核）和氚核（核內有 1 個質子、2 個中子的氫核）在超高溫下聚合成氦核，并向外放出能量。
一個中子
（伴隨能量釋放）
氚核
氘核
氦核
聚變反應示意圖
在消耗質量相同的核材料時，核聚變比核裂變釋放出更多的核能。核聚變需要極高的溫度，所以也叫做熱核反應。
氫彈就是根據核聚變的原理制造的，氫彈的威力比原子彈大得多。
二、核能的和平利用——核電站
1.核電站
核能的能量是巨大的，怎樣才能被人類和平利用呢？
如果能夠按需要控制鏈式反應的速度，使原子核的裂變反應持續而緩慢地進行，核能有控制地平穩釋放，這樣的核能就可以為人類和平建設服務。
核反應堆：可以控制核反應的裝置稱為核反應堆。
核電站
核電站就是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的。
思考：在核電站工作過程中，能是如何轉化的？
核能
內能
機械能
電能
2.太陽能產生原理
3.8×1023 kW
太陽輻射能
（1）原理：在太陽的內部，氫原子核在超高溫下發生核聚變，釋放出巨大的核能，即內部核聚變產生的。
（2）太陽的輻射：核能從太陽核心向外輻射過程中，核能轉化成熱能和電磁能（光），其中有一部分到達地球。
3.閱讀教材，回答下列問題。
（1）人們能和平利用核聚變的能量嗎？
人們雖然能夠控制裂變反應的速度，但還沒有找到實用的控制核聚變反應的方式，所以，直到現在人類還不能和平利用核聚變的能量。
（2）閱讀教材說一說，國際熱核聚變實驗堆計劃 （ITER） 的目標是什么？
目標是建造可實現大規模聚變反應的聚變實驗堆，驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性，并將在本世紀中葉實現利用聚變能發電，造福人類社會。
（3）核聚變發電相對于核裂變發電有什么優點？
核聚變反應中幾乎不存在放射性污染，無需擔憂失控，不會發生爆炸，是一種真正清潔、成本低廉和安全可靠的新能源，受控核聚變實現之日就是我們真正擺脫能源危機之時 。
4.核電站的安全性
請你談談核電站安全問題主要有哪些？
一是核反應萬一失控，會損壞設備，引起放射性物質泄漏；二是放射性廢料處理不當，會導致環境污染。
世界上曾發生了2次較大的核電事故。1986 年，蘇聯切爾諾貝利核電站發生事故。2011年，日本福島核電站核泄漏事故。
三、放射性
1.放射性元素
像鈾、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。
放射性物質的標志
放射性物質既有天然放
射性物質，也有人工放射性物質。
2.α、β 和 γ 三種射線
原子核的裂變也會產生一些放射性物質，放射性物質放出的射線到底是什么呢？
科學家發現各種放射性元素放出的射線中包括 α、β 和 γ 三種射線。
三種射線
α射線：帶正電的高速運動的氦原子核流。
β射線：帶負電的高速運動的電子流。
γ射線：能量很高的電磁波。
3.這三種射線穿透物質的能力不同
（1）α射線穿透能力最弱，在空氣中只能前進幾厘米。
（2）β射線穿透能力較強，能穿透幾厘米厚的鋁板。
（3）γ射線穿透能力最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和
幾十厘米厚的混凝土。
4.放射性現象的用途
(1)工業：測量物體厚度。
(2)農業：照射種子，使種子發生變異，培育新的優良品種；還可以殺菌。
(3)醫療：利用γ射線治療癌癥。因為人體組織對射線的耐受能力是不同的，細胞分裂越快的組織，它對射線的耐受能力就越弱。
5.放射線的危害
人類一直生活在有放射線的環境中，地球上的每個角落都有不斷的來自宇宙的射線。但這些輻射都在安全劑量范圍內，對人類沒有傷害。但是，過量的輻射對人體和動物的組織都有破壞的作用。因此，在使用放射性物質時，必須注意安全，也要防止放射性物質對空氣、水、生活用品等的污染。
課堂小結
核能的利用方式及實例
裂變
聚變
原子彈
核反應堆
氫彈
放射性
α、β、γ射線
課堂測評
1．下列關于核能獲取方式說法正確的是(　　)
A．太陽核心利用核裂變釋放能量
B．核電站利用核聚變獲取能量
C．原子彈利用核裂變釋放能量
D．氫彈利用核裂變釋放能量
C
2．關于核聚變，下列說法正確的是(　　)
A．原子核必須在超高溫下才能發生核聚變
B．任何兩個原子核都可以發生核聚變
C．原子彈爆炸時釋放的巨大能量來自核聚變
D．目前人類已經建成核電站，利用核聚變發電
A
3．下列關于放射線的說法正確的是(　　)
A．放射線無污染、無公害，利用簡單、方便
B．在利用放射線時要注意進行有效防護和防止污染
C．放射線對人畜傷害嚴重，有弊無利
D．α射線和β射線是有利的，γ射線是有害的
B
4．核電站是利用鈾核在________(填“裂變”或“聚變”)時釋放的能量來發電的，在核反應堆中，發生的鏈式反應是________(填“可控”或“不可控”)的。
裂變
可控
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