資源簡介

(共25張PPT)
第三章 能量的轉化與守恒
第7節 核能
浙教版 科學（初中）
九年級上
1
課堂導入
觀察思考
太陽黑子爆炸
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
太陽系
原子彈爆炸形成的蘑菇云
長崎原子彈爆炸時的情景
你知道核能的巨大能量是怎樣產生的嗎？人類是如何有效地控制和利用核能的？
核電站能為人類帶來能源
互動學習
2
一、裂變和聚變
1、原子的組成
原子是由原子核和核外電子組成，原子核是由質子和中子組成，原子的質量幾乎全部集中在原子核上。
核子之間存在非常強大的核力作用，因此原子核十分牢固，但原子核是可以轉變的。
2、核能：原子核在轉變過程中所釋放出的能量，稱為核能。
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。
鈾核
氪核
鋇核
用中子轟擊鈾 -235 原子核，可以使鈾核裂變為氪核和鋇核，同時向外釋放能量，并產生 2 ~ 3 個新的中子。
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。
二、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）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。
（2）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
氫彈爆炸時的情景
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。
三、核能的和平利用——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。
1、核反應堆：可以控制核反應的裝置稱為核反應堆
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
（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、太陽能產生原理
（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。
到達地面的太陽能1.7×1014 kW
3.8×10 23 kW太陽輻射能
3、閱讀課文回答下面問題
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。利用聚變發電，是未來核電發展的一個方向。
（1）人們能和平利用核聚變的能量嗎？
（2）閱讀課文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，是一種真正無限、清潔、成本低廉和安全可靠的新能源受控核聚變實現之日方是我們真正擺脫能源危機之時 。
發展核電站，應優先關注安全性。核電引起的安全問題主要在兩個方面：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。
世界上曾發生了幾次較大的核電事故。1986 年，蘇聯切爾諾貝利核電站發生嚴重的核電事故，事故的原因是工作人員違反操作規定，導致反應堆過熱，發生一系列的爆炸，使得放射性物質泄漏到周圍環境中，造成了重大損失。2011 年，日本福島核電站在里氏 9.0 級地震和海嘯襲擊后出現的核泄漏事故，引發全球有核電國家對核電站的安全檢查與反思。
為了防止核電站事故的發生，核電站的反應堆都有一系列的防護措施，設置了多道安全屏障。對核電站放射性廢料的處理，先在核電站內專用的廢物庫暫存（我國規定暫存時間為 5 年），然后送到人煙稀少、地質穩定、地下水位低又遠離天然水源的處置場永久存放，一般存放幾百年。每一次核泄漏事故對全球的核電發展是一把雙刃劍，都會讓核電發展吸取經驗，升級防范措施。隨著科學和技術的發展，人們將會制造出更安全的核反應堆，也期待著受控核聚變技術早日走向成熟。
核電站的安全性
互動學習
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二、放射性
1、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。
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？
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。
三種射線
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。
2、α、β 和 γ 三種射線
3、這三種射線穿透物質的能力不同。
α射線穿透能力最弱，在空氣中只能前進幾厘米。
α射線穿透能力最弱，在空氣中只能前進幾厘米。
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，培育新良種，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。
放射線的來源
從扇形圖中可以看出，人體日常接受的放射線中，有約 82% 來自于本底輻射。本底輻射是自然界中普遍存在的，它的放射源有很多，有些來自太空，有些則來自地球上的物體，如巖石或土壤中的鈾經過衰變產生的氡放射出來的。在我們的周圍，可以進行少劑量放射的物質幾乎隨處可見：房屋中的木頭、磚塊，衣服的布料，日常食
品，甚至我們的身體。由生活環境、生活方式所帶來
的放射劑量可能比本底輻射還要多。香煙中含有許多
放射性物質；生活在海拔高的地方或經常坐飛機，會
增加宇宙射線對身體的輻射；醫院里產生的放射性廢
棄物；核反應堆產生的放射性廢棄物；等等。
3
課堂小結
THANKS
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