5.5 核能的利用与环境保护（共18张PPT）课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

第五章 原子核与核能
第5节 核能的利用与环境保护
1.知道什么是核反应堆,了解核电站及核能发电的优缺点。
2.知道原子弹和氢弹的反应原理。
3.知道核能的利用与防护。
19世纪末20世纪初，人类通过实验认识了核能并逐步学会使用和控制核能。
核反应堆释放的核能
电能
核电站
转化为
的发电厂
就是将
一、核电站
压水式反应堆核电站包括反应堆本体、一回路系统、二回路系统、汽轮发电机组以及为支持系统正常运行并保证反应堆安全而设置的辅助系统。一回路系统是蒸汽供应系统，包括蒸汽发生
器、稳压器、主冷却剂泵等，反应堆
释放的内能由冷却剂带到蒸汽发生器
中，产生蒸汽；二回路系统是蒸汽驱
动汽轮发电机组进行发电的系统，与
常规火电厂汽轮发电系统基本相同。
工作原理
目前核电站的反应堆以 为燃料，发电成本低于煤电。但是 只占天然铀的0.72％，99.28％的 没有被充分利用，造成了资源的浪费和核废料处理上的困难。采用增殖反应堆可使资源得到充分利用。
增殖反应堆
原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置。
原子弹的链式反应是怎样形成
方法一：是将浓度为90％以上的 分成两块半球形，每块都达不到临界体积。利用普通炸药引爆，使两块 挤合到一起，使其达到临界体积，同时中子源释放中子引起链式反应，从而引发剧烈爆炸。这样设计的装置，称为“枪式”装置。
二、原子弹
方法二：称为“内爆法”，即将炸药放在没有达到临界体积的 （或 ）块周围。当炸药爆炸时，很快向中心压缩，使 (或 ）块密度大增，发生链式反应。这种设计方法难度大，但核材料利用率较高。
氢弹是一种不需人工控制而实现核聚变的反应装置。
在弹体内装有热核材料， 、铀块或钚块以及普通炸药。当普通炸药爆炸时，铀块或钚块迅速合为一体，使弹体体积超过临界体积而发生爆炸。爆炸的高温高压使 等轻核发生聚变反应，产生很高的能量直至再次发生更大规模的爆炸。
三、氢弹
百万千瓦级的燃煤电站每年要排放出几万吨二氧化硫、氮氧化物等有害气体及致癌物质，而且烟尘还含有少量钍、镭等放射性物质。核电站的安全壳是顶部为半球形的钢筋混凝土建筑物，将反应堆和一回路系统密封在内，能防止其污染环境；二回路系统的废水、废气是低放射性的且经过处理后才能排放。
①核能发电可缓解能源危机。
一座百万千瓦级压水式反应堆核电站，每年仅消耗1吨 ，同等规模的燃煤发电厂每年要消耗原煤2.5×106吨。在煤炭等资源越来越少的情况下，越来越多的国家利用核能发电。
②在安全运行的情况下，核能发电比燃煤发电对环境带来的污染小。
三、核能的优势与危害
1.核能的优势
①核燃料使用后，会产生具有高放射性的核废料；
为了防止放射性物质泄漏，核能利用装置都采用了严格的防护措施。一旦在运行中发生事故，产生核泄漏，就会造成严重后果。例如，苏联切尔诺贝利核电站发生爆炸，导致反应堆崩塌，大火把大量的放射性同位素抛散到空中，污染了大片地区，造成了人员伤亡，来自事故地点的放射性尘埃还散布到欧洲其他地区。
核武器的威力巨大，不仅能摧毁地球上的生命，还会使生态环境受到严重破坏。所以，核武器的使用和核武器技术的扩散始终威胁着人类自身的生存。
②核武器的威胁
2.核能的危害
1.关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理,下列说法正确的是 ( )
A.镉棒能释放中子,依靠释放中子的多少控制反应速度
B.用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C.利用镉棒对中子吸收能力强的特点,依靠插入的多少控制中子数量
D.镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用,利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
C
2.(多选)核电站与火电站相比较,其优势在于 ( )
A.核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B.就可采储量来说,地球上核燃料资源远多于煤炭
C.核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站
D.核电站比火电站更容易建造
ABC
3.（多选）贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的
副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿透能力，而且铀238具有放射
性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染。人类长期生活在该环境中会受到核
辐射而患上皮肤癌和白血病。下列说法正确的是( )
ABC
A.铀238的衰变方程式为:???92238U→???90234Th+?24He
B.???92235U和???92238U 互为同位素
C.人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变
D.贫铀弹的穿透能力很强，也是因为它的放射性
?
核能的利用与环境保护
核电站
原子弹与氢弹
氢弹
原子弹
核能的优势与危害