3.7 核能
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 2
知识点一、核能 2
知识点二、核电站 5
知识点三、放射性 10
模块三 巩固提高 10
模块一 知己知彼
学习目标 目标解读
1.说出核能的概念及其应用。
2.知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式。
3.了解核电站的工作过程，知道核能的优点和可能带来的问题。 4.了解放射线及其应用。
5.初步建立利用核能的意识，初步建立能源可持续发展的观念。 解读1:知道裂变和链式反应，聚变和热核反应，常见题型为选择题和填空题，难度较小。
解读2:知道放射性及其应用及核电站是利用核裂变的原理来工作的，常见题型为选择题和填空题，难度较小。
模块二 知识掌握
知识点一、核能
原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。
（二）裂变
(1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
(2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
(3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
（三）聚变
(1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。
如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
(2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
(3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
【能力拓展】
（一）分清裂变和聚变的概念
(1)裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。
(2)到目前为止，裂变的链式反应是可控制的，而聚变是不可控制的。
（二）核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供。例如，氢弹就必须要用原子弹的爆炸来引暴。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。
（2022秋 余姚市校级期末）一个相对原子质量为2的氢核和一个相对原子质量为3的氢核，在超高温、高压下结合成为一个氦核。这种现象叫做（ ）
A．化合 B．凝结 C．裂变 D．聚变
【解答】解：A、化合属于化学变化，化学变化是原子核外电子发生变化，原子核不变，故A错；
B、凝结属于物理变化，原子核也不会发生变化，故B错；
C、一个相对原子质量为2的氢核和一个相对原子质量为3的氢核，在超高温、高压下结合成为一个氦核，这不属于裂变，属于聚合在一起，属于聚变，故C错；
D、一个相对原子质量为2的氢核和一个相对原子质量为3的氢核，在超高温、高压下结合成为一个氦核，这不属于裂变，属于聚合在一起，属于聚变，故D正确。
故选：D。
（2022秋 舟山期末）2022年12月，核聚变研究领域取得突破性进展。科学家在使用激光的聚变实验中首次实现了净能量增益，即产生的能量比注入的能量还要多。这意味着，人类未来有望结束对化石燃料的依赖，或将拥有个安全、绿色、用之不竭的能源选项。核聚变使用的核材料是下列中的（ ）
A．氢（H） B．氦（He） C．铀（U） D．钚（Pu）
【解答】解：现阶段，核聚变使用的核材料是氢（H）。
故选：A。
（2022秋 嵊州市期末）中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（ ）
A．钍基熔盐堆不产生核废料
B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆
C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低
D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量
【解答】解：
A．由题意可知，钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少的优点，但不能说钍基熔盐堆不产生核废料，故A错误；
B．由题意可知，钍基熔盐堆使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源，所以钍基熔盐堆可以建在内陆，故B错误；
C．由题意可知，钍基熔盐堆具有热转换效率高的优点，所以钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要高，故C错误；
D．由题意可知，中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，则钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量，故D正确。
故选：D。
（2023 衢州模拟）现在各国科研人员都在致力于一些新型材料的研究。
（1）英国科研人员研制出自动灭火陶瓷砖，砖里压入一定量的氦气和二氧化碳，这种砖砌成的房屋发生火灾时，在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳，从而抑制和扑灭火焰。喷出的氦气和二氧化碳能达到灭火目标的原理是 使燃烧物与氧气隔绝 。
（2）中国科研人员首次在自然界发现铀，金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用，此反应堆获得核能的途径是 核裂变 。（选填“核裂变”或“核聚变”）。
【解答】解：（1）英国科研人员研制出自动灭火陶瓷砖，砖里压入一定量的氦气和二氧化碳，这种砖砌成的房屋发生火灾时，在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳，从而抑制和扑灭火焰。喷出的氦气和二氧化碳能达到灭火目标的原理是使燃烧物与氧气隔绝；
（2）目前核聚变不可控制，中国科研人员首次在自然界发现铀，金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用，此反应堆获得核能的途径是核裂变变。
故答案为：（1）使燃烧物与氧气隔绝；（2）核裂变。
（2023春 庆元县校级月考）电影《流浪地球》叙述的是因为太阳氦闪膨胀而影响人类所居住的地球，人类计划推动地球离开太阳系，奔往4.2光年外的比邻星建立新家园过程的故事。
（1）“流浪”地球第一阶段是刹车阶段：凭借赤道上的“行星发动机”的巨大推力，使地球停止自转。利用“行星发动机”使地球自转停止，说明力的作用效果是 改变物体的运动状态 ；
（2）目前来说，太阳还处在壮年，不会发生氦闪影响地球的生存，地球还不需要“流浪”从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核 聚变 反应而产生的。
【解答】解：（1）利用“行星发动机”使地球自转停止，地球运动状态发生了变化，说明力的作用效果是改变物体的运动状态；
（2）太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的。
故答案为：改变物体的运动状态；聚变。
知识点二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
（一）核电站的原理
(1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
(2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。
工作过程:如图所示。
反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
(3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。
（二）核电站的特点
(1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。
(2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。
(3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。
(4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
（三）太阳能
(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。
(2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。
(3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。
【能力拓展】
(1)核电站利用核能发电,其核心设备是核反应堆。核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。
(2)核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，因此核电站的安全应得到高度重视。
(3)核能是不可再生能源
（2023 拱墅区模拟）电影《厉害了，我的国》自今年3月2日在全国上映来燃爆各大影院，特别是作为大国工程和“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组（如图），代表创新成果的人造太阳，在影片中亮相，再次彰显了大国实力，很是抢镜！以下关于核电站说法正确的是（ ）
A．利用核聚变原理
B．利用核裂变原理
C．核能直接转化为电能
D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量
【解答】解：AB、目前人类使用的核电站是利用核裂变原理，不是核聚变原理，故A错误，B正确；
C、核能在一回路中转化为内能，通过汽轮机，将内能转化为机械能，汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故C错误；
D、核能是原子内部的原子核重新聚合和分裂时释放出的惊人的能量，故D错误。
故选：B。
（2023 温州模拟）2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是（ ）
A．核反应堆里的是核裂变反应
B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机的主要原理是电磁感应
D．电网在输送电能时会消耗电能
【解答】解：
A、核电站利用可控的核裂变释放的核能来发电，故A正确；
B、在汽轮机中蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，故B错误；
C、发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，故C正确；
D、在输电过程中，输电线有一定的电阻，会消耗一部分电能，故D正确。
故选：B。
（2023 北仑区模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装（HL﹣2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于（ ）
A．核聚变
B．核裂变
C．有的是核聚变，有的是核裂变
D．既不是核裂变，也不是核聚变
【解答】解：“中国环流器二号M”是新一代可控核聚变研究装置。
故选：A。
（2023 北仑区一模）如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
（1）核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过 核聚变 的途径释放出巨大能量，从而获得高温。
（2）人造太阳加热功率超过1×1012瓦，若利用人造太阳发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 2.16×1015 J。
【解答】解：（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
（2）人造太阳”每小时发电量为：
W＝ηPt＝60%×1×1012W×3600s＝2.16×1015J。
故答案为：（1）核聚变；（2）2.16×1015。
（2022秋 临海市期末）台州已成为发电大市，有多种发电方式。如图甲所示为三门核电站发电流程图，目前核电站主要利用 核裂变 （选填“核聚变”或“核裂变”）获得核能。如图乙所示为温岭江厦潮汐发电的原理图，从能量转化角度来说，就是利用海水的 机械 能，通过水轮发电机转化为电能。
【解答】解：目前核电站是利用原子核的裂变释放的能量获得核能的，潮汐发电过程中把海水的机械能转化为电能。
故答案为：核裂变；机械。
知识点三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。
（二）三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利与弊
(1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
(2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
【能力拓展】
放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。
模块三 巩固提高
（2022秋 临海市期中）原子弹与核电站的根本区别是（ ）
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率
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率
【解答】解：原子弹是核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器，而用人工控制链式反应的速度和平利用核能，是核电站的原理。
故选：C。
（2022秋 余杭区校级月考）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图所示为核电站工作流程，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为机械能
B．蒸汽轮机：机械能转化为内能
C．发电机：电能转化为机械能
D．应用：电能转化为化学能
【解答】解：A．在核反应堆中，核能转化为内能，故A错误；
B．水受热以后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B错误；
C．蒸汽轮机带动发电机转动，发电机将机械能转化为电能，故C错误；
D．电池充电时，是将电能转化为化学能的过程，故D正确。
故选：D。
（2021秋 湖州期末）2021年12月3日，中国南方首个核能供热项目在浙江海盐正式投运。下列相关说法错误的是（ ）
A．核电站利用核裂变释放的核能
B．核反应堆将核能转化为内能
C．核反应堆中链式反应是可以控制的
D．核电站产生的核废料对环境没有污染
【解答】解：A、电磁波的传播不需要介质，北斗卫星导航系统是利用电磁波传递信息的，故A正确；
B、核电站发电过程：核能先转化为内能，故B正确；
C、核反应堆中链式反应是核裂变是可控的，故C正确；
D、核废料是对环境污染很严重的，故D错误。
故选：D。
（2022 海曙区校级三模）对下面的四幅图描述错误的是（ ）
A．甲图说明发声的音叉在振动
B．乙图将直导线AB南北朝向放置，闭合开关后实验现象更明显
C．丙图的核能释放方式也叫热核反应
D．丁图说明摩擦可以创造电荷，使物体带上静电，所以能吸引轻小物体
【解答】解：A、发声的音叉插入水中，溅起水花，因为音叉正在振动，说明声音是由物体振动产生的，故A正确；
B、由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应使把直导线南北放置，故B正确；
C、热核反应是核聚变，核聚变又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。核是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，故C正确；
D、丁图说明摩擦可以使物体带电，而电荷的产生本质是得失电子而不是创造电荷，故D错误。
故选：D。
（2021秋 杭州期末）如图是核能发电原理图，下列说法正确的是（ ）
A．核能是可再生能源，核电站是利用重核裂变来释放核能
B．能量转换：核能→机械能→热能→电能
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率
D．核电站使用的核燃料是石油或天然气
【解答】解：A、核能是不可再生能源，核电站是利用可控的重核裂变来释放核能的，故A错误；
B、核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故B错误；
C、在核电站的核反应堆中，利用的是可控的核裂变，而原子弹同样是核裂变的链式反应，但却是不加控制的，故C正确；
D、核电站使用的就是核燃料，而不是石油或天然气，故D错误。
故选：C。
（2021秋 柯桥区期末）2021年12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功。关于核能的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．原子弹是根据核聚变的原理制成的
B．现有核电站核变原理与氢弹核变原理相同
C．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电
D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
【解答】解：
A、原子弹是利用核裂变的原理制成的，氢弹是利用核聚变的原理制成的，故A错误；
B、核电站中的核反应堆是进行裂变而获得核能的一种装置，是可控的，与氢弹核变原理不相同，故B错误；
C、核能虽然具有放射性，可能对环境造成污染，但只要科学处理还是可以控制的，所以我们可以开发和使用核能，故C错误；
D、核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能，则整个过程中能量转化的正确顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D正确。
故选：D。
（2022 西湖区校级二模）我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核 裂变 （裂变/聚变）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 热传递 （做功/热传递）的方式来改变内能。
【解答】解：核电站是利用核反应堆发生核裂变时提供的能量发电的，冷却系统采用水冷方式是利用热传递的方式来改变内能。
故答案为：裂变；热传递。
（2022 温州模拟）据美国《防务新闻》网站3月9日报道，五角大楼已签署3份合同，开始进行移动式小型核反应堆的设计工作。移动式小型核反应堆也可以用于发电，核能发电利用了 核裂变 原理（请选填“核裂变”或“核聚变”）；发电机是利用 电磁感应 原理工作的。
【解答】解：目前的核电站都是核裂变发电站；发电机是根据电磁感应原理工作的。
故答案为：核裂变；电磁感应。
（2022 温州模拟）不久前，甘肃武威钍基熔盐堆进行了试运行。钍基熔盐堆成功摆脱了之前铀和钚元素为燃料的核能发电模式，改用以放射性极低的钍元素为核燃料，在核能发电领域具有划时代意义。
（1）核电站的核心是核反应堆，它将核能转化为 内 能，再通过其他机械转化为机械能，最后转化为电能。
（2）目前核电站主要是用铀、钚等作为核燃料来发电，核反应类型是相同的。右侧两幅核变化示意图中，能形象描述这种核能获得方式的是图 甲 。
【解答】解：（1）核电站的能量转化是核能转化为内能，再转化为机械能最后转化为电能。；
（2）核反应堆中发生的是可控制的核裂变，甲是核裂变，乙是核聚变，故选甲。
故答案为：（1）内；（2）甲。
（2022 乐清市一模）小希在学校学习了项目化学习后，对家里的太阳能热水器展开了研究。
（1）太阳核心温度很高，是由于大量氢原子 核聚变 （填“核聚变”或“核裂变”）反应变成氦原子，释放巨大能量。
（2）当太阳光线与太阳能热水器垂直时效果最好。如图所示，为了达到最好的集热效果，从夏季进入冬季时可将图中的α逐渐 增大 （填“增大”或“减小”）。
【解答】解：（1）太阳内核温度很高，是大量氢原子在进行核聚变反应生成氦原子；
（2）我国位于北半球，夏季太阳照射地面的倾斜角度相对于冬季更小，即冬季照射地面的倾斜角度要逐步变大，要达到更好的集热效果，要使太阳光线与太阳能热水器垂直，则α要逐步增大。
故答案为：核聚变；增大。3.7 核能
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模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 2
知识点一、核能 2
知识点二、核电站 4
知识点三、放射性 8
模块三 巩固提高 8
模块一 知己知彼
学习目标 目标解读
1.说出核能的概念及其应用。
2.知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式。
3.了解核电站的工作过程，知道核能的优点和可能带来的问题。 4.了解放射线及其应用。
5.初步建立利用核能的意识，初步建立能源可持续发展的观念。 解读1:知道裂变和链式反应，聚变和热核反应，常见题型为选择题和填空题，难度较小。
解读2:知道放射性及其应用及核电站是利用核裂变的原理来工作的，常见题型为选择题和填空题，难度较小。
模块二 知识掌握
知识点一、核能
原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。 和 是获得核能的两种途径。
（二）裂变
(1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
(2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
(3)应用:原子弹、核电站都是根据 的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
（三）聚变
(1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫 。
如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
(2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
(3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
【能力拓展】
（一）分清裂变和聚变的概念
(1)裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。
(2)到目前为止，裂变的链式反应是 ，而聚变是 。
（二）核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供。例如，氢弹就必须要用原子弹的爆炸来引暴。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。
（2022秋 余姚市校级期末）一个相对原子质量为2的氢核和一个相对原子质量为3的氢核，在超高温、高压下结合成为一个氦核。这种现象叫做（ ）
A．化合 B．凝结 C．裂变 D．聚变
（2022秋 舟山期末）2022年12月，核聚变研究领域取得突破性进展。科学家在使用激光的聚变实验中首次实现了净能量增益，即产生的能量比注入的能量还要多。这意味着，人类未来有望结束对化石燃料的依赖，或将拥有个安全、绿色、用之不竭的能源选项。核聚变使用的核材料是下列中的（ ）
A．氢（H） B．氦（He） C．铀（U） D．钚（Pu）
（2022秋 嵊州市期末）中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（ ）
A．钍基熔盐堆不产生核废料
B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆
C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低
D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量
（2023 衢州模拟）现在各国科研人员都在致力于一些新型材料的研究。
（1）英国科研人员研制出自动灭火陶瓷砖，砖里压入一定量的氦气和二氧化碳，这种砖砌成的房屋发生火灾时，在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳，从而抑制和扑灭火焰。喷出的氦气和二氧化碳能达到灭火目标的原理是 。
（2）中国科研人员首次在自然界发现铀，金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用，此反应堆获得核能的途径是 。（选填“核裂变”或“核聚变”）。
（2023春 庆元县校级月考）电影《流浪地球》叙述的是因为太阳氦闪膨胀而影响人类所居住的地球，人类计划推动地球离开太阳系，奔往4.2光年外的比邻星建立新家园过程的故事。
（1）“流浪”地球第一阶段是刹车阶段：凭借赤道上的“行星发动机”的巨大推力，使地球停止自转。利用“行星发动机”使地球自转停止，说明力的作用效果是 ；
（2）目前来说，太阳还处在壮年，不会发生氦闪影响地球的生存，地球还不需要“流浪”从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核 反应而产生的。
知识点二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
（一）核电站的原理
(1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
(2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。
工作过程:如图所示。
反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
(3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。
（二）核电站的特点
(1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。
(2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。
(3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。
(4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
（三）太阳能
(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 。
(2)太阳的巨大能量是内部 产生的。
(3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。
【能力拓展】
(1)核电站利用核能发电,其核心设备是核反应堆。核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。
(2)核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，因此核电站的安全应得到高度重视。
(3)核能是不可再生能源
（2023 拱墅区模拟）电影《厉害了，我的国》自今年3月2日在全国上映来燃爆各大影院，特别是作为大国工程和“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组（如图），代表创新成果的人造太阳，在影片中亮相，再次彰显了大国实力，很是抢镜！以下关于核电站说法正确的是（ ）
A．利用核聚变原理
B．利用核裂变原理
C．核能直接转化为电能
D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量
（2023 温州模拟）2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是（ ）
A．核反应堆里的是核裂变反应
B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机的主要原理是电磁感应
D．电网在输送电能时会消耗电能
（2023 北仑区模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装（HL﹣2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于（ ）
A．核聚变
B．核裂变
C．有的是核聚变，有的是核裂变
D．既不是核裂变，也不是核聚变
（2023 北仑区一模）如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
（1）核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过 核聚变 的途径释放出巨大能量，从而获得高温。
（2）人造太阳加热功率超过1×1012瓦，若利用人造太阳发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 2.16×1015 J。
（2022秋 临海市期末）台州已成为发电大市，有多种发电方式。如图甲所示为三门核电站发电流程图，目前核电站主要利用 核裂变 （选填“核聚变”或“核裂变”）获得核能。如图乙所示为温岭江厦潮汐发电的原理图，从能量转化角度来说，就是利用海水的 机械 能，通过水轮发电机转化为电能。
知识点三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如 。
（二）三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利与弊
(1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
(2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
【能力拓展】
放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。
模块三 巩固提高
（2022秋 临海市期中）原子弹与核电站的根本区别是（ ）
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率
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率
（2022秋 余杭区校级月考）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图所示为核电站工作流程，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为机械能
B．蒸汽轮机：机械能转化为内能
C．发电机：电能转化为机械能
D．应用：电能转化为化学能
（2021秋 湖州期末）2021年12月3日，中国南方首个核能供热项目在浙江海盐正式投运。下列相关说法错误的是（ ）
A．核电站利用核裂变释放的核能
B．核反应堆将核能转化为内能
C．核反应堆中链式反应是可以控制的
D．核电站产生的核废料对环境没有污染
（2022 海曙区校级三模）对下面的四幅图描述错误的是（ ）
A．甲图说明发声的音叉在振动
B．乙图将直导线AB南北朝向放置，闭合开关后实验现象更明显
C．丙图的核能释放方式也叫热核反应
D．丁图说明摩擦可以创造电荷，使物体带上静电，所以能吸引轻小物体
（2021秋 杭州期末）如图是核能发电原理图，下列说法正确的是（ ）
A．核能是可再生能源，核电站是利用重核裂变来释放核能
B．能量转换：核能→机械能→热能→电能
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率
D．核电站使用的核燃料是石油或天然气
（2021秋 柯桥区期末）2021年12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功。关于核能的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．原子弹是根据核聚变的原理制成的
B．现有核电站核变原理与氢弹核变原理相同
C．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电
D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
（2022 西湖区校级二模）我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核 （裂变/聚变）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 （做功/热传递）的方式来改变内能。
（2022 温州模拟）据美国《防务新闻》网站3月9日报道，五角大楼已签署3份合同，开始进行移动式小型核反应堆的设计工作。移动式小型核反应堆也可以用于发电，
核能发电利用了 原理（请选填“核裂变”或“核聚变”）；发电机是利用 原理工作的。
（2022 温州模拟）不久前，甘肃武威钍基熔盐堆进行了试运行。钍基熔盐堆成功摆脱了之前铀和钚元素为燃料的核能发电模式，改用以放射性极低的钍元素为核燃料，在核能发电领域具有划时代意义。
（1）核电站的核心是核反应堆，它将核能转化为 能，再通过其他机械转化为机械能，最后转化为电能。
（2）目前核电站主要是用铀、钚等作为核燃料来发电，核反应类型是相同的。右侧两幅核变化示意图中，能形象描述这种核能获得方式的是图 。
（2022 乐清市一模）小希在学校学习了项目化学习后，对家里的太阳能热水器展开了研究。
（1）太阳核心温度很高，是由于大量氢原子 （填“核聚变”或“核裂变”）反应变成氦原子，释放巨大能量。
（2）当太阳光线与太阳能热水器垂直时效果最好。如图所示，为了达到最好的集热效果，从夏季进入冬季时可将图中的α逐渐 （填“增大”或“减小”）。
