名师导学——3.8 核能的利用

3.8核能的利用
学习指要
一、知识要点
1．核能：原子核发生变化时释放出的能量，也称原子能。
2．获得核能的两种途径：重核裂变(原子弹的制造原理)和轻核聚变(氢弹的制造原理)。质量相同的核材料，聚变反应释放的核能比裂变反应要多得多。
3．核电站中的能量转化：核能→内能→机械能→电能。
4．常见的放射线：α射线、β射线、γ射线。
5．放射线的应用：可以诱发变异，培育优良品种；用γ射线做手术——γ刀；用射线来杀菌、保鲜等。
二、重要提示
1．核电站的工作原理：裂变核能在人工控制下缓慢、平稳地释放，因此人们建造核电站来发电，利用裂变在人为控制下进行，用释放的能量加热水，使水汽化推动汽轮机运转，再带 动发电机发电。我国建造的第一座核电站是秦山核电站；目前我国最大的核电站是广东大亚湾核电站。
2．1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功；1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
3．大量的放射线会对人畜造成很大的危害。
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核废料的处理
核能发电后不再需要的并具有放射性的废料，称为核废料。核废料的处理大致分为以下三种方法：
玻璃固化法：将废料混入玻璃材料中做成一种固化产物。这种玻璃固化废料是在圆柱状容器内制成，现行的容器尺寸为高3米，直径约半米。依目前的核能计算，约需72000个此类容器。
储存法：核废料掩埋法其实就像把食物放进仓库里一样，只不过需要更精密的防护措施。核废料因仍存在辐射，所以必须经过一连串严密的手续，而各核电厂都自备燃料池可储存40年的时间，时间到了，便必须送去储存厂，大约10年后辐射已降低至无害，可作一般垃圾处理。
海洋掩埋法：又称深海投掷法。顾名思义就是将核废料永久弃置于深海海底，利用水泥固化法将核废料储存在钢筒内，经过数年的暂时储放，等核废料中的放射性降到最低后，再投掷到深海或数千公尺的海沟中，作永久性储存。
近年来，澳大利亚、俄罗斯、中国的科学家和工程师们已经找到一些处理核废料的新方法。例如，澳大利亚科学家开发出一种高级陶瓷材料，这种材料与放射性废料融合在一起之后，可以被埋入深达4000米的地下而不会渗漏。在这样深的地方岩石比较稳定，核废料升到地面上的可能性较小。数百万年之后，当铀变成其他稀有金属时，封存的核废料还可以得到再利用。
解题指导
【例题】关于核能的获取，下列说法正确的是（ ）
A．核反应堆就是利用原子核裂变时，在极短的时间 内释放出大量核能的装置
B．重核裂变和轻核聚变是获得核能的两种方法
C．核电站可以使核能直接转化成电能
D．目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
【解析】获得核能的途径是重核的裂变和轻核的聚变。核电站是和平利用核能的装置，目前的核电站利用的是原子核的裂变，其主要组成部分为核反应堆，是通过控制使原子核的裂变得以缓慢进行而释放出核能的装置。这些核能先转化为蒸汽的内能，再通过汽轮机，带动发电机进行发电而转化为电能。
【答案】B
同步训练 A组
1．原子核在发生变化时可释放出巨大的 ，这就是原子核能，简称核能，通常也叫 。
2．获取核能有两条途径 重核裂变和轻核聚变。如图所示，甲图属于核 变，乙图属于核变。太阳释放出的巨大能量来源于核 变。
3．原子弹和核电站都是利用的链式反应，两者的本质区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应是 ，核反应堆中发生的链式反应是 。
4．如图所示为核电站发电的流程。在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺
序正确的是 ( )

A．聚变；核能→内能→化学能→电能
B．聚变；核能→内能→机械能→电能
C．裂变；核能→内能→机械能→电能
D．裂变：核能→内能→化学能→电能
5．在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生 ，释放出巨大的核能；核电站是利用核反应堆内的铀核发生 时所释放的核能来发电的。(填“聚变”或“裂变”)
6．下列关于核能的说法正确的是 ( )
A．任何物质中都有原子核，所以利用任何物质都能得到核能。
B．人类获得核能有两种途径，原子核的裂变和聚变
C．自然界中只有在人为的条件下才能发生聚变
D．热核反应就是利用裂变获得原子能的
7．下列关于放射线的说法正确的是 ( )
A．放射线无污染、无公害，利用简单、方便
B．在利用放射线时要注意进行有效防护和防止污染
C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利
D．α射线和β射线是有利的，γ射线是有害的
8．2011年3月11日，日本东北部海域发生海底大地震，导致福岛第一核电站核泄漏，核电安全再次成为世界各国高度关注的问题。下列关于核能开发的说法正确的是 ( )
A．停止开发核能，因为开发核能会带来可怕的核泄漏，弊远大于利
B．核能是一种稳定、高效、清洁的能源，是其他新能源不可能替代的
C．福岛第一核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能
D．核能开发是绝对安全的，即使有核泄漏也是清洁无污染的
9．核电站与火电站的工作原理之间主要的不同点是 ①所用燃料；②燃料释放能量的方式；③产生蒸气的锅炉形式；④使用的汽轮机；⑤使用的发电机
同步训练 B组
10．如图是 的标志。放射性物质的原子核内部会向外辐射出能量很高的三种射线，分别叫 射线、 射线和 射线。大剂量 线对人畜会造成很大的伤害，所以在利用核能时必须注意防止这种污染。
11．对于裂变的链式反应，利用现有的条件无法进行观察和研究，但是可以利用如图所示的实验进行模拟，这种研究科学问题的方法叫 (填“转换法”“类比法”或“等效法”)。链式反应释放的能量，如果让其 (填“剧烈”或“缓慢”)释放，那么就可以被我们利用；如果 (填“加以”或“不加”)控制，那么就可以用来制造 。
参考答案
3.8 核能的利用
1．能量原子能 2．裂聚聚 3．不加控制的可以控制的 4．C 5．聚变裂变 6．B 7．B 8．C 9．①② 10．放射性物质α β γ放射 11．类比法 缓慢 不加 原子弹