第4节 核裂变和核聚变 第5节 核能的利用与环境保护
1.BC [解析] 铀核受到中子的轰击,会引起裂变,裂变的产物是多种多样的,具有极大的偶然性,裂变成两种不同的新核的情况多,也有的裂变成多种,并放出几个中子,铀235受中子的轰击时,裂变的几率大,而铀238裂变的几率小,要引起链式反应,需使铀块体积不小于临界体积,故B、C正确.
2.C [解析] 要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于等于临界体积或铀块的质量大于等于临界质量;裂变反应中产生的中子为快中子,这些快中子不能直接引发新的裂变;镉棒吸收中子的能力很强,在核反应中用来调节中子数目以控制反应速度,所以C正确,A、B、D错误.
3.AB [解析] 氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器,A、B正确;聚变反应和裂变反应都有质量亏损,氢弹爆炸时存在核裂变反应,会产生放射性污染,C、D错误.
4.B [解析] 在核反应中,反应前物质的质量m1=2×2.013 6 u=4.027 2 u,反应后物质的质量m2=3.015 0 u+1.008 7 u=4.023 7 u,质量亏损Δm=m1-m2=0.003 5 u,则氘核聚变释放的核能为E=931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV,故选B.
5.AC [解析] 根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为0,则X为中子;Y的质量数为1,电荷数为1,则Y为质子,A正确,B错误;核聚变过程发生质量亏损,释放核能,C正确;因反应放出核能,则He比He的原子核更稳定,D错误.
6.D [解析] 轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,必须克服库仑斥力做功,故A正确;原子核必须有足够的动能,才能使它们接近到核力能发生作用的范围,实验证实,原子核必须处在几百万开尔文的高温下才有这样的能量,这样高的温度能够通过原子弹爆炸获得,故B、C正确;在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应,但在地球内部不会自发地进行,故D错误.
7.D [解析] 中子的速度不能太快,否则无法被铀核捕获,裂变反应不能进行下去,A错误;重核裂变,质量亏损,释放核能,比结合能大的原子核稳定,故新核氪的比结合能大于铀核的比结合能,B错误;链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程,C错误;镉棒的作用是吸收中子,当核反应过于缓慢时,可以适当地抽出镉棒,吸收中子较少,达到加快核反应速度的目的,D正确.
8.B [解析] 核反应遵循核电荷数守恒及质量数守恒,可得R=3,即从铀核裂变的核反应方程看“传染系数”为3,选项A错误;核反应堆中通过镉棒吸收中子,减少轰击铀核的中子数,最终起到降低实际“传染系数”的作用,选项B正确;在链式反应中,当实际“传染系数”R≥1时,反应才能持续下去,当实际“传染系数”R<1时,反应将趋于停滞,即R=1是链式反应持续下去的临界值,选项C错误;核反应堆中可以通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”,选项D错误.
9.(1HHHen (2)2.14 MeV (3)5.81×10-13 m
[解析] (1)核反应方程为HHHen
(2)核反应中的质量亏损为
Δm=2mH-mHe-mn=2.3×10-3 u
所以ΔE=2.3×10-3×931.5 MeV≈2.14 MeV
(3)由c=λν,ΔE=hν
得λ==5.81×10-13 m
10.BD [解析] 聚变反应前后遵循质量数守恒和核电荷数守恒,可知X的质量数为1,电荷数为0,即X为中子,故A错误;根据质能方程,核反应中释放的核能为ΔE=Δmc2=0.018 9×931 MeV≈17.6 MeV,故B正确;由能量守恒定律,可得氚核的结合能为ΔE1=(4×7.03-17.6-2×1.09)MeV=8.34 MeV,则氚核的比结合能为ΔE1'= MeV=2.78 MeV,故C错误,D正确.
11.A [解析] 氘核(H)和氦3聚变的核反应方程是H+He→He+X,根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1,电荷数为1,所以X是质子,A正确;该核反应是原子核的聚变反应,B错误;核反应中会释放核能,释放的核能来源于核反应中的质量亏损,而亏损的质量为Δm=m1+m2-m3-m4,因为Δm≠0,故m1+m2≠m3+m4,C错误;组成原子核的核子越多,结合能越大,氦4比氦3多一个核子,故氦4的结合能要大些,D错误.
12.(1)U+n→Ba+Kr+n (2)3.22×10-11 J
(3)2.48×103 kg
[解析] (1)核反应方程为UnBaKr+n
(2)一个铀核发生反应的质量亏损Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=mU-mBa-mKr-2mn=390.313 9×10-27 kg-234.001 6×10-27 kg-152.604 7×10-27 kg-2×1.674 9×10-27 kg=0.357 8×10-27 kg
一个铀核裂变释放能量为ΔE=Δmc2=0.357 8×10-27×(3×108)2 J≈3.22×10-11 J
(3)秦山核电站一年需要消耗铀的质量m=×390.313 9×10-27 kg≈2.48×103 kg第4节 核裂变和核聚变
[教材链接] 1.(1)能量 n
2.(1)2~3 增加 (2)最小
[物理观念] 1.(1)重核裂变不能自发地进行,只能发生在人工控制的核反应中,所以重核裂变不是一种天然现象.
(2)不是唯一的.铀核裂变的产物(核反应方程)是多种多样的.
(3)不是.有中子轰击铀块且铀块的体积大于等于临界体积,才会发生链式反应.
2.(1)铀块的体积大于等于临界体积或铀块的质量大于等于临界质量.(2)有慢中子轰击.(3)有足够浓度的铀235.
例1 B [解析] 核反应过程中,质量数守恒,所以裂变后粒子的总核子数不变,A错误;设X原子核中有x个质子,质量数为y,则92=x+38,235+1=y+95+1×2,解得x=54,y=139,所以X原子核中含有中子数为y-x=85,B正确;裂变释放核能,所以有质量亏损,C错误;裂变释放核能是因为新核的平均结合能比铀核的大,新核较稳定,D错误.
例2 (1UnBaKr+n (2)0.21 kg
[解析] (1)核反应方程为Un→BaKr+n
(2)每一天的发电量为
E=Pt=10×104×103×24×3600 J=8.64×1012 J
消耗的铀235核的个数为
n==个=5.4×1023个
一天需要的纯铀235的质量为
m=M=×235×10-3 kg≈0.21 kg
[教材链接] 1.(1)聚变 核能 (2Hen 大得多 (3)巨大 获得H
2.(1)核力 108 (3)磁约束
例3 B [解析] 只有两个质量较小的原子核才可以聚变成一个中等质量的原子核,并不是任何两个原子核都可以发生聚变,A错误;核聚变反应会放出大量的能量,根据质能方程可知反应会发生质量亏损,两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前减小,平均结合能增大,B正确,C错误;核聚变的最终产物是氦,无污染,而核裂变产生的固体核废料具有放射性,因此核聚变更加清洁和安全,但是还不是目前利用核能的主要方式,D错误.
例4 (1)HHe+e (2)24.8 MeV (3)4.22×109 kg
[解析] (1)由题意可得核反应方程应为HHe+e
(2)反应前的质量m1=4mH=4×1.007 3 u=4.029 2 u,反应后的质量m2=mHe+2me=4.001 5 u+2×0.000 55 u=4.002 6 u,Δm=m1-m2=0.026 6 u
释放能量ΔE=0.026 6×931.5 MeV≈24.8 MeV
(3)由质能方程ΔE=Δm·c2得太阳每秒减少的质量
Δm'== kg≈4.22×109 kg
随堂巩固
1.AC [解析] 由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得H→He+e,A正确;反应中的质量亏损为Δm=4mp-mα-2me=(4×1.007 3-4.001 5-2×0.000 55)u=0.026 6 u=4.43×10-29 kg,B错误,C正确;由质能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10-29×(3×108)2 J≈4×10-12 J,D错误.
2.B [解析] 链式反应能否发生跟铀原料的临界体积有关,故A错误;裂变产物Ba的比结合能大于U的比结合能,从而产生质量亏损,放出能量,故B正确;该核反应过程中质量有亏损,故C错误;该核反应中放出的核能为(mU-mBa-mKr-2mn)c2,故D错误.第4节 核裂变和核聚变
学习任务一 重核裂变、链式反应
[教材链接] 阅读教材“重核裂变 链式反应”相关内容,完成下列填空:
1.重核的裂变
(1)用中子轰击铀核,铀核分裂成质量相近的两部分,并释放出 ,这种核反应过程称为核裂变.
一种常见的核反应方程:
U+nBaKr+ .
(2)在不同的裂变反应中U核释放的能量也不同.如果按照一个U核裂变时释放200 MeV的能量来估算,1 kg的U全部裂变释放出的核能相当于两千余吨标准煤完全燃烧释放的能量.
2.链式反应
(1)定义:在U核裂变释放出巨大能量的同时,平均每次可以放出 个中子,这些中子称为第1代中子,如果其中至少有一个继续轰击U,使之发生裂变,就能产生第2代中子,这样继续下去,中子会不断 ,裂变反应就会不断加强,就形成了裂变的链式反应.
(2)能够发生链式反应的铀块的 体积称为临界体积.
[物理观念] 1.如图所示为核裂变示意图.
(1)重核裂变是一种天然现象吗
(2)铀核裂变的产物(核反应方程)是唯一的吗
(3)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗
2.总结链式反应的条件.
例1 [2024·泉州期中] 2020年11月27日0时41分,“华龙一号”福清核电站5号机组首次并网成功,标志着我国正式进入核电技术先进国家行列.“华龙一号”利用的是铀核裂变释放的核能,其裂变方程为Un→X+Sr+n,则下列叙述正确的是 ( )
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.X原子核中含有85个中子
C.裂变反应前后质量没有变化
D.裂变后新核的平均结合能比铀核的小
例2 [2024·河北石家庄二中月考] U受中子轰击时会发生裂变,产生Ba和Kr,同时放出200兆电子伏特的能量.现要建设发电能力为10万千瓦的核电站,用铀235作为燃料.假设核裂变释放的能量的50%转化为电能.
(1)写出核反应方程;
(2)求一天需要纯铀235的质量.(阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023 mol-1)
【要点总结】
1.重核裂变是中子轰击质量较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程.
2.重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后有质量亏损,根本原因是重核的平均结合能相比中等质量的核的平均结合能要小.所以在重核裂变为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.
3.重核的裂变方程仍然符合质量数守恒和核电荷数守恒.
学习任务二 轻核聚变与可控热核聚变
[教材链接] 阅读教材“轻核聚变 可控热核聚变”相关内容,完成下列填空:
1.轻核聚变
(1)采用轻核 成较重核引起结合能变化的方式可获得 ,这样的核反应称为核聚变.
(2)太阳内部的核聚变:太阳内部氢核聚变的反应方程为HH→ ,平均每个核子释放的结合能约为3.5 MeV,要比裂变中平均每个核子释放的能量 .
(3)轻核聚变的优点:聚变反应不仅能释放 的能量,而且所用的燃料氘和氚容易 .氘可从海水中提取,天然的氚不存在,但可通过核反应n+Li→He+ 得到.
2.可控热核聚变
(1)热核聚变的条件:要使轻核发生聚变,必须使它们的间距达到 作用的范围.以氘核发生聚变为例,必须在大约 K高温下,使氘核获得至少70 keV的动能才能达到核力作用的范围而发生核聚变.
(2)物质第四态:轻核聚变温度达到108 K,在这样的高温下,原子已完全电离,形成了物质第四态——等离子态.
(3)约束高温等离子体的三种方式:引力约束、 、惯性约束.
例3 [2024·福州期末] 2021年5月28日,在中科院合肥物质科学研究院,有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,向核聚变能源应用迈出重要一步.下列关于聚变的说法正确的是 ( )
A.任何两个原子核都可以发生聚变
B.两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前减小
C.两个轻核结合成质量较大的核,核子的平均结合能减小
D.核聚变比核裂变更为安全、清洁,是目前利用核能的主要方式
[反思感悟]
例4 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.已知质子质量为mH=1.007 3 u,氦核质量为mHe=4.001 5 u,电子质量为me=0.000 55 u,1 u相当于931.5 MeV的能量,真空中的光速c=3×108 m/s.(结果保留三位有效数字)
(1)写出这个核反应方程;
(2)这一核反应能释放多少能量
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少千克
【要点总结】
1.核聚变反应和一般的核反应一样,也遵循核电荷数守恒和质量数守恒,这是书写核反应方程式的重要依据.
2.核聚变反应一般只能在轻核之间发生,如氢的同位素氘和氚,它们原子核间的静电斥力最小,容易发生聚变反应生成新的质量更重的原子核.
3.由于轻核聚变需要非常高的温度,因此重核的裂变仍然是当前核能的主要利用方式.
1.(核聚变)(多选)[2024·厦门期末] 太阳的能量来源是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看作是4个氢核H)结合成1个氦核同时放出2个正电子.下表中列出了部分粒子的质量(取1 u=×10-26 kg).
粒子名称 质子(p) α粒子 正电子(e) 中子(n)
质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7
以下说法正确的是 ( )
A.核反应方程为H→He+e
B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg
C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10-29 kg
D.聚变反应过程中释放的能量约为2.0×10-12 J
2.(核裂变)[2024·福州一中月考] 如图所示,某次铀核裂变反应式为UnBa+Kr+n.反应产生的中子可能击中其他铀原子核从而引发链式反应,用mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量,mn表示中子的质量,c为真空中的光速,下列说法正确的是 ( )
A.链式反应能否发生跟铀原料的体积无关
B.裂变产物Ba的比结合能大于U的比结合能
C.该核反应过程中质量有所增加
D.该核反应中放出的核能为(mU-mBa-mKr-3mn)c2(共40张PPT)
第4节 核裂变和核聚变
学习任务一 重核裂变、链式反应
学习任务二 轻核聚变与可控热核聚变
备用习题
随堂巩固
学习任务一 重核裂变、链式反应
［教材链接］ 阅读教材“重核裂变 链式反应”相关内容，完成下列填空：
1.重核的裂变
(1)用中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出_____，这种核反应过程称为核裂变.
一种常见的核反应方程：
_____.
能量
(2)在不同的裂变反应中，核释放的能量也不同.如果按照一个核裂变时释放的能量来估算，的全部裂变释放出的核能相当于两千余吨标准煤完全燃烧释放的能量.
2.链式反应
(1) 定义：在核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可以放出
______个中子，这些中子称为第1代中子，如果其中至少有一个继续轰击，使之发生裂变，就能产生第2代中子，这样继续下去，中子会不断______，裂变反应就会不断加强，就形成了裂变的链式反应.
增加
(2) 能够发生链式反应的铀块的______体积称为临界体积.
最小
［物理观念］ 1.如图所示为核裂变示意图.
(1) 重核裂变是一种天然现象吗？
[答案] 重核裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，所以重核裂变不是一种天然现象.
(2) 铀核裂变的产物(核反应方程)是唯一的吗？
[答案] 不是唯一的.铀核裂变的产物(核反应方程)是多种多样的.
(3) 只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？
[答案] 不是.有中子轰击铀块且铀块的体积大于等于临界体积，才会发生链式反应.
2.总结链式反应的条件.
[答案] (1)铀块的体积大于等于临界体积或铀块的质量大于等于临界质量.(2)有慢中子轰击.(3)有足够浓度的铀235.
例1 [2024·泉州期中] 2020年11月27日0时41分，“华龙一号”福清核电站5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列.“华龙一号”利用的是铀核裂变释放的核能，其裂变方程为，则下列叙述正确的是( )
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.原子核中含有85个中子
C.裂变反应前后质量没有变化
D.裂变后新核的平均结合能比铀核的小
√
[解析] 核反应过程中，质量数守恒，所以裂变后粒子的总核子数不变，A错误；设原子核中有个质子，质量数为，则，，解得，，所以原子核中含有中子数为，B正确；裂变释放核能，所以有质量亏损，C错误；裂变释放核能是因为新核的平均结合能比铀核的大，新核较稳定，D错误.
例2 [2024·河北石家庄二中月考] 受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出200兆电子伏特的能量.现要建设发电能力为10万千瓦的核电站，用铀235作为燃料.假设核裂变释放的能量的转化为电能.
(1) 写出核反应方程；
[答案]
[解析] 核反应方程为
(2) 求一天需要纯铀235的质量.(阿伏伽德罗常数
[答案]
[解析] 每一天的发电量为
消耗的铀235核的个数为
个个
一天需要的纯铀235的质量为
【要点总结】
1.重核裂变是中子轰击质量较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程.
2.重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后有质量亏损，根本原因是重核的平均结合能相比中等质量的核的平均结合能要小.所以在重核裂变为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.
3.重核的裂变方程仍然符合质量数守恒和核电荷数守恒.
学习任务二 轻核聚变与可控热核聚变
［教材链接］ 阅读教材“轻核聚变 可控热核聚变”相关内容，完成下列填空：
1.轻核聚变
(1) 采用轻核______成较重核引起结合能变化的方式可获得______，这样的核反应称为核聚变.
聚变
核能
(2) 太阳内部的核聚变：太阳内部氢核聚变的反应方程为 _________，平均每个核子释放的结合能约为，要比裂变中平均每个核子释放的能量________.
大得多
(3) 轻核聚变的优点：聚变反应不仅能释放______的能量，而且所用的燃料氘和氚容易______.氘可从海水中提取，天然的氚不存在，但可通过核反应____得到.
巨大
获得
2.可控热核聚变
(1) 热核聚变的条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的间距达到______作用的范围.以氘核发生聚变为例，必须在大约_____高温下，使氘核获得至少的动能才能达到核力作用的范围而发生核聚变.
核力
(2)物质第四态：轻核聚变温度达到，在这样的高温下，原子已完全电离，形成了物质第四态——等离子态.
(3) 约束高温等离子体的三种方式：引力约束、________、惯性约束.
磁约束
例3 [2024·福州期末] 2021年5月28日，在中科院合肥物质科学研究院，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步.下列关于聚变的说法正确的是 ( )
A.任何两个原子核都可以发生聚变
B.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小
C.两个轻核结合成质量较大的核，核子的平均结合能减小
D.核聚变比核裂变更为安全、清洁，是目前利用核能的主要方式
√
[解析] 只有两个质量较小的原子核才可以聚变成一个中等质量的原子核，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，A错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能方程可知反应会发生质量亏损，两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小，平均结合能增大，B正确，C错误；核聚变的最终产物是氦，无污染，而核裂变产生的固体核废料具有放射性，因此核聚变更加清洁和安全，但是还不是目前利用核能的主要方式，D错误.
例4 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.已知质子质量为，氦核质量为，电子质量为,相当于的能量，真空中的光速.(结果保留三位有效数字)
(1) 写出这个核反应方程；
[答案]
[解析] 由题意可得核反应方程应为
(2) 这一核反应能释放多少能量？
[答案]
[解析] 反应前的质量，反应后的质量，
释放能量
(3) 已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克？
[答案]
[解析] 由质能方程得太阳每秒减少的质量
【要点总结】
1.核聚变反应和一般的核反应一样，也遵循核电荷数守恒和质量数守恒，这是书写核反应方程式的重要依据.
2.核聚变反应一般只能在轻核之间发生，如氢的同位素氘和氚，它们原子核间的静电斥力最小，容易发生聚变反应生成新的质量更重的原子核.
3.由于轻核聚变需要非常高的温度，因此重核的裂变仍然是当前核能的主要利用方式.
1.在核反应中,控制铀235核裂变反应速度的方法是( )
A.使用浓缩铀
B.改变铀块的临界体积
C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以改变中子数
D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
√
[解析] 控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量,其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀棒之间,镉棒插入的深度不同,吸收中子的能力不同,从而达到控制核反应的目的,故选C.
2.关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有( )
A.HH→He+n是轻核聚变
B. NHe→OH是β衰变
C. U→ThHe是人工核转变
D. Se→Kr+e是重核裂变
√
[解析] H+H→He+n是轻核聚变,A正确;N+He→O+H是原子核的人工转变方程,B错误;U→Th+He是α衰变方程,C错误；Se→Kr+e是β衰变,D错误.
3.我国秦山核电站的核能来源于U的裂变,现有四种说法:
①U原子核中有92个质子,143个中子;
②U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核,反应方程为U+n→Xe+Sr+n;
③U是天然放射性元素,常温下它的半衰期约为7亿年,升高温度半衰期缩短;
④一个U裂变能放出200 MeV的能量,合3.2×10-11 J.
以上说法中完全正确的是( )
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
√
[解析] 由U的质量数和核电荷数关系易知①正确;由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确;半衰期不受外界因素干扰,故③错误;通过计算知④正确,故D正确.
4. (多选)如图所示,“人造太阳”装置中的核反应主要是一个氚核(H)与一个氘核(H)反应生成一个新核,同时放出一个中子并释放核能ΔE.已知真空中光速为c,下列说法正确的是( )
A.使用浓缩铀
B.改变铀块的临界体积
C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以改变中子数
D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
√
√
[解析] “人造太阳”装置中的核反应是热核反应,选项A正确;一个H核与一个H核反应生成的新核为He,则中子数为2,选项B错误;一个H核与一个H核反应过程中释放核能ΔE,根据ΔE=Δmc2,可得质量亏损为Δm=,选项C正确;依据结合能的概念,ΔE不是H核的结合能,那么H核的比结合能也不等于,故D错误.
5.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.007 3 u,中子质量mn=1.008 7 u,氚核质量m=3.018 0 u(1 u对应931.5 MeV的能量).
(1)写出聚变方程.
[答案] (1H+n→H
[解析] (1)聚变方程为H+n→H
5.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.007 3 u,中子质量mn=1.008 7 u,氚核质量m=3.018 0 u(1 u对应931.5 MeV的能量).
(2)求释放出的核能.
[答案] 6.24 MeV
[解析] 质量亏损Δm=mH+2mn-m=(1.007 3+2×1.008 7-3.018 0) u=0.006 7 u
释放的核能ΔE=Δmc2=0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV
5.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.007 3 u,中子质量mn=1.008 7 u,氚核质量m=3.018 0 u(1 u对应931.5 MeV的能量).
(2)求平均每个核子释放的能量.
[答案] 2.08 MeV
[解析] 平均每个核子放出的能量为 MeV=2.08 MeV
6.一个U原子核在中子的轰击下发生裂变反应,其裂变方程为U+n→Xe+n,下列说法正确的是( )
A.核反应方程中Sr的中子数为56
B.核反应方程中Sr的质量数为92
C.因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少
D.因为裂变释放能量,Xe原子核的比结合能应比U原子核的小
√
[解析] 根据质量数守恒和核电荷数守恒可得235+1=y+139+3,92=x+54,解得y=94、x=38,所以核反应方程中Sr的中子数为z=y-x=56,故A正确,B错误;核裂变释放能量,会出现质量亏损,但是总质量数不变,故C错误;比结合能越大,原子核越稳定,U原子核裂变得到Xe原子核,说明Xe原子核比U原子核稳定,即Xe原子核的比结合能应比U原子核的大,故D错误.
7. (多选)已知两个氘核聚变生成一个氦-3和一个中子的核反应方程为H→He+n+3.26 MeV,氘核的摩尔质量是2 g/mol,NA为阿伏伽德罗常数,则以下说法正确的是( )
A.核反应方程中Sr的中子数为56
B.核反应方程中Sr的质量数为92
C.因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少
D.因为裂变释放能量,Xe原子核的比结合能应比U原子核的小
√
√
[解析] 两氘核聚变前后总能量守恒,选项A正确;因反应放出能量,有质量亏损,可知反应物(H)质量比生成物He+n)质量大,选项B错误;1 mol氘核的质量为2 g,若有1 g氘核全部发生聚变,则释放的能量约是E=0.25NA×3.26 MeV,选项C错误;两氘核聚变前后核电荷数守恒,质量数守恒,选项D正确.
1.(核聚变)(多选)[2024·厦门期末] 太阳的能量来源是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子.下表中列出了部分粒子的质量(取.
粒子名称
以下说法正确的是( )
A.核反应方程为
B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为
C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为
D.聚变反应过程中释放的能量约为
[解析] 由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得,A正确;反应中的质量亏损为,B错误,C正确;由质能方程得,D错误.
√
√
2.(核裂变)[2024·福州一中月考] 如图所示,某次铀核裂变反应式为.反应产生的中子可能击中其他铀原子核从而引发链式反应,用、、分别表示、、核的质量,表示中子的质量,为真空中的光速,下列说法正确的是( )
A.链式反应能否发生跟铀原料的体积无关
B.裂变产物的比结合能大于的比结合能
C.该核反应过程中质量有所增加
D.该核反应中放出的核能为
√
[解析] 链式反应能否发生跟铀原料的临界体积有关,故A错误;裂变产物的比结合能大于的比结合能,从而产生质量亏损,放出能量,故B正确;该核反应过程中质量有亏损,故C错误;该核反应中放出的核能为,故D错误.核裂变和核聚变
第5节 核能的利用与环境保护
建议用时:40分钟
◆ 知识点一 重核的裂变及链式反应
1.(多选)关于铀核裂变,下列说法正确的是 ( )
A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的新核
B.铀核裂变时可能同时释放2~3个中子
C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用铀235
D.铀块的体积对产生链式反应无影响
2.[2024·江苏南京期末] 铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素,下列说法中正确的是 ( )
A.若铀235的体积小于它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生
B.为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的中子
C.镉棒也叫控制棒,用来调节中子数目以控制反应速度
D.能否发生链式反应与铀块的体积无关
3.(多选)中国“氢弹之父”于敏获得2014年度国家最高科学技术奖.氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器.下列有关氢弹爆炸可能出现的核反应及说法正确的是 ( )
A. U+nBaKr+3n
B. H+H→He+n
C.轻核聚变过程中无质量亏损
D.氢弹爆炸后不会产生放射性污染
4.[2024·甘肃兰州期末] 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是H+H→He+n.已知H的质量为2.013 6 u,He的质量为3.015 0 u,n的质量为1.008 7 u,1 u相当于931 MeV的能量.氘核聚变反应中释放的核能约为 ( )
A.3.7 MeV B.3.3 MeV
C.2.7 MeV D.0.93 MeV
5.(多选)[2024·广东珠海一中月考] 月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦3(He),2020年12月1日,我国嫦娥五号探测器成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究.核聚变反应方程为H+H→He+X或H+He→He+Y.下列说法正确的是 ( )
A.X是中子
B.Y是正电子
C.核聚变过程发生质量亏损,释放核能
D. He比He的原子核更稳定
◆ 知识点二 轻核聚变与可控热核反应
6.下列关于聚变的说法中不正确的是 ( )
A.要使聚变发生,必须克服库仑斥力做功
B.轻核聚变需要几百万开尔文的高温,因此轻核聚变又叫作热核反应
C.原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温,所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应,在地球内部也可以自发地进行
◆ 知识点三 核能的利用与环境保护
7.如图所示,“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放,核燃料是铀棒,在铀棒周围放“慢化剂”,快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后,中子速度减小变为慢中子.下列说法正确的是 ( )
A.“慢化剂”使快中子变为慢中子,慢中子更难被铀核捕获,从而减缓反应速度
B.裂变后的新核氪的比结合能小于铀核的比结合能
C.链式反应是指由重核裂变产生的电子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
D.当核反应过于缓慢时,可以适当地抽出镉棒,达到加快核反应速度的目的
8.[2024·厦门期中] 传染病的传播过程十分复杂,但是可以构建最简单的传播模型来描述,这个最简模型可称为链式模型,类似于核裂变链式反应模型,铀核裂变的核反应方程为U+BaKr+Rn,裂变后产生的中子能继续发生反应的次数称为链式反应的“传染系数”,下列说法正确的是 ( )
A.从铀核裂变的核反应方程看,“传染系数”为2
B.核反应堆中通过镉棒吸收中子降低“传染系数”
C.链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为3
D.核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关
9.[2024·黑龙江哈尔滨期末] 海水中含有丰富的氘,可充当未来的主要能源.两个氘核可以聚变成一个氦核同时释放一个中子,其中氘核的质量为2.013 0 u,氦核的质量为3.015 0 u,中子的质量为1.008 7 u.(u是原子质量单位,1 u相当于931.5 MeV的能量,h=6.63×10-34 J·s,光速为3.0×108 m/s,计算结果均保留3位有效数字)
(1)根据学过的知识写出该反应的方程;
(2)求核反应中释放的核能;
(3)如果核能以γ射线形式释放,求该射线的波长.
10.(多选)[2024·泉州期末] 太阳能发光并且辐射出巨大的能量是因为内部核聚变的结果.氘、氚的核聚变反应方程为H+H→He+X,聚变反应过程中质量亏损约为0.018 9 u,已知氘核、氦核的比结合能分别是1.09 MeV、7.03 MeV,1 u=931 MeV/c2,下列说法正确的是 ( )
A.X为正电子
B.聚变反应中释放的核能约为17.6 MeV
C.氚核的结合能为43.54 MeV
D.氚核的比结合能为2.78 MeV
11.月球上有大量的氦3,因此获取氦3是开发月球的重要目标之一.已知一个氘核(H)和一个氦3聚变的生成物是氦4和一个未知粒子,H的质量为m1,He的质量为m2,He的质量为m3,未知粒子的质量为m4,则 ( )
A.未知粒子是质子
B.该核反应属于原子核的人工转变
C.反应物和生成物的质量关系是m1+m2=m3+m4
D.氦4的结合能一定小于氦3的结合能
12.[2024·江苏南京中学月考] 用中子轰击铀核(U),其中的一个可能反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分,放出3个中子.各个核和中子的质量如下:(计算结果保留两位小数)
mU=390.313 9×10-27 kg,mn=1.674 9×10-27 kg;
mBa=234.001 6×10-27 kg,mKr=152.604 7×10-27 kg.
(1)试写出核反应方程;
(2)求出反应中释放的核能;
(3)我国第一座核电站——秦山核电站总装机容量达到650万千瓦,则秦山核电站一年需要消耗多少千克的铀 第5节 核能的利用与环境保护
[教材链接] 1.核能
2.核能 (1)反应堆本体 汽轮发电机组 (2)①蒸汽 冷却剂 ②发电
4.(1)低于 (2U 增殖
例1 C [解析] 图示装置的核反应类型是核裂变,A错误;将铀棒插入得更深,中子接触的铀更多,反应加剧,B错误;裂变反应的燃料是铀,反应过程有质量亏损,C正确;石墨主要是将快中子变为慢中子,D错误.
[教材链接] 1.(1)不加 (2)①两块 普通炸药 链式
②周围 大增 链式
2.(1)不需要 核聚变 (2)①强烈 H和H 铀块或钚块 普通炸药 ③铀块或钚块 高温高压 聚变
例2 BD [解析] 核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能,所以反应物中要有中子,选项A错误; 氢弹爆炸需要极高的温度,这种温度可由原子弹爆炸来提供,则氢弹中含有原子弹,选项B正确;太阳的中心温度达几千万开尔文,剧烈的热运动使得氢原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,发生核聚变,选项C错误;核裂变一般带有辐射,则与核裂变相比,核聚变产能效率更高,更为安全、清洁,选项D正确.
[教材链接] 1.(1)1吨 (2)小
2.(1)高放射性
例3 AC [解析] 核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能,A正确;“内爆法”难度大,但材料利用率高,B错误;放射性对人体和环境都有危害,C正确;太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量,D错误.
随堂巩固
1.BD [解析] “核弹”包括原子弹和氢弹,原子弹的核反应方程属于铀核裂变,B选项正确;氢弹的核反应方程属于轻核聚变,D选项正确.
2.AD [解析] 根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒知,x=3,A正确;因核电站发电效率为50%,则核电站消耗U放出能量的功率为P'==2.00×106 kW,核电站每年消耗U的能量为E=W=P't=2.00×109×365×24×3 600 J≈6.3×1016 J,B错误;产生这些能量消耗的铀核的数目为n==≈2.27×1027个,C错误;每年消耗U的质量为M=nmU=2.27×1027×390×10-27 kg≈885 kg,D正确.第5节 核能的利用与环境保护
学习任务一 核电站
[教材链接] 阅读教材“核电站”相关内容,完成下列填空:
1.核电站就是将核反应堆释放的 转化为电能的发电厂.
2.核反应堆:
核反应堆能实现 的稳定输出,使其转化为其他形式的能量,从而使核能具有广泛用途.
核反应堆的工作原理(以压水式反应堆核电站为例)
(1)组成
压水式反应堆核电站包括 、一回路系统、二回路系统、 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.
(2)用途
①一回路系统是 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 带到蒸汽发生器中,产生蒸汽;
②二回路系统是蒸汽驱动汽轮发电机组进行 的系统,与常规火电厂汽轮发电系统基本相同.
*3.核反应堆本体的构成及作用
核反应堆是一种人为可控的核裂变链式反应装置.核反应堆按引起裂变的中子能量可分为热中子反应堆和快中子反应堆(增殖反应堆).它的主要组成部分及作用如下:
组成部分 材料 作用
裂变材料(核燃料) 铀棒(浓缩铀) 提供核燃料
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水) 使裂变产生的快中子减速
控制棒 镉棒 吸收中子,控制反应速度
冷却剂 水或液态的金属钠 传输热量
防护层 厚水泥层 防止放射线泄漏,对人体及其他生物体造成伤害
4.应用前景
(1)目前核电站的反应堆以U为燃料,发电成本 (填“等于”或“低于”)煤电,但U只占天然铀的0.72%,99.28%的U没被充分利用,造成资源的浪费和核废料处理上的困难.
(2)增殖反应堆可使资源得到充分利用
增殖反应堆以 为原料,运行时消耗裂变燃料(U或Pu等),同时U吸收中子后变成Pu等,即在消耗燃料过程中又能产生新的核燃料(把不可裂变的U转化为可裂变的Pu等),实现可裂变燃料的 .
例1 [2024·泉州一中月考] 2020年11月27日,“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功,其内核是如图所示的核反应堆,关于核反应下列说法中正确的是 ( )
A.图示装置的核反应类型是人工转变
B.要使核反应速度减慢,可以将铀棒插入得更深
C.裂变反应的燃料是铀,反应过程有质量亏损
D.石墨起到降低反应温度的作用
学习任务二 原子弹与氢弹
[教材链接] 阅读教材“原子弹与氢弹”相关内容,完成下列填空:
1.原子弹
(1)原子弹是一种没有减速剂, (填“加以”或“不加”)控制的爆炸性链式反应装置.
(2)原子弹的链式反应的形成方法:
①“枪式”装置法
将浓度为90%以上的U分成 半球形,每块都达不到临界体积.利用 引爆,使两块U挤合到一起,使其达到临界体积,同时中子源释放中子引起 反应,从而引发剧烈爆炸.
②“内爆法”
将炸药放在没有达到临界体积的U(或Pu)块 ,当炸药爆炸时,很快向中心压缩,使U(或Pu)块密度 ,发生 反应.
2.氢弹
(1)氢弹是一种 (填“需要”或“不需要”)人工控制而实现 的反应装置.
(2)氢弹的爆炸机理:
①它利用氘H)和氚H)迅速地聚变成氦He),产生比原子弹更为 的爆炸.
②构造:
在弹体内装有热核材料 、 以及 .
③当普通炸药爆炸时, 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 使H和H等轻核发生 反应,产生很高的能量直至再次发生更大规模的爆炸.
例2 (多选)较重的原子核分裂成中等大小的核,较小的原子核合并成中等大小的核的过程中,都会释放出核能,前者称为核裂变,后者称为核聚变.核电站、原子弹、氢弹和太阳,利用或放出的就是核能.下列说法正确的是 ( )
A.核电站中利用的核原料为铀棒,可能的核反应方程为UBaKr+n
B.氢弹中含有原子弹
C.太阳的中心温度达几万开尔文,剧烈的热运动使得氢原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,发生核聚变
D.与核裂变相比,核聚变产能效率更高,更为安全、清洁
学习任务三 核能的优势与危害
[教材链接] 阅读教材“核能的优势与危害”相关内容,完成下列填空:
1.核能的优势
(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 U,同等规模的燃煤发电厂每年要消耗原煤2.5×106吨.
(2)核能发电比燃煤发电对环境带来的污染 .
2.核能利用的危害:
(1)核燃料使用后会产生具有 的核废料.
(2)核泄漏会产生严重后果
在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.核废料需要装入特制的容器,深埋地下.
(3)核武器的威胁
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的破坏.
例3 (多选)关于核能的利用,下列说法正确的是 ( )
A.核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能,再转化为电能
B.采用“外爆法”促使链式反应,做成的原子弹设计难度大,但材料利用率高
C.核燃料的危害主要是其具有放射性
D.太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能
1.(原子弹和氢弹)(多选)我国在极其困难的情况下,完成了“两弹一星”,长了中国人的志气,下列核反应方程中,属于研究核弹的基本核反应方程的是 ( )
A.NHe→OH
B.UnSrXe+1n
CUThHe
DHHHen
2.(核电站)(多选)[2024·三明期末] 目前核电站都是利用铀核裂变释放大量核能进行发电,其发生的核反应方程是Un→Kr+n,一座发电功率为P=1.00×106 kW的核电站,核能转化为电能的效率η=50%,每次核反应过程中放出的核能ΔE=2.78×10-11 J,铀核的质量mU=390×10-27 kg,则下列说法正确的是 ( )
A.x=3
B.每年核电站消耗U的能量约为6.3×1014 J
C.每年消耗U的数目约为2.27×1024个
D.每年消耗U的质量约为885 kg(共26张PPT)
第5节 核能的利用与环境保护
学习任务一 核电站
学习任务二 原子弹与氢弹
学习任务三 核能的优势与危害
备用习题
随堂巩固
学习任务一 核电站
［教材链接］ 阅读教材“核电站”相关内容，完成下列填空：
1.核电站就是将核反应堆释放的______转化为电能的发电厂.
核能
2.核反应堆：
核反应堆能实现______的稳定输出，使其转化为其他形式的能量，从而使核能具有广泛用途.
核反应堆的工作原理(以压水式反应堆核电站为例)
核能
(1) 组成
压水式反应堆核电站包括____________、一回路系统、二回路系统、______________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.
反应堆本体
汽轮发电机组
(2) 用途
① 一回路系统是______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________带到蒸汽发生器中，产生蒸汽；
② 二回路系统是蒸汽驱动汽轮发电机组进行______的系统，与常规火电厂汽轮发电系统基本相同.
蒸汽
冷却剂
发电
*3.核反应堆本体的构成及作用
核反应堆是一种人为可控的核裂变链式反应装置.核反应堆按引起裂变的中子能量可分为热中子反应堆和快中子反应堆(增殖反应堆).它的主要组成部分及作用如下：
组成部分 材料 作用
裂变材料(核燃料) 铀棒(浓缩铀) 提供核燃料
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水) 使裂变产生的快中子减速
控制棒 镉棒 吸收中子，控制反应速度
冷却剂 水或液态的金属钠 传输热量
防护层 厚水泥层 防止放射线泄漏，对人体及其他生物体造成伤害
4.应用前景
(1) 目前核电站的反应堆以为燃料，发电成本______(填“等于”或“低于”)煤电，但只占天然铀的,的没被充分利用，造成资源的浪费和核废料处理上的困难.
低于
(2) 增殖反应堆可使资源得到充分利用
增殖反应堆以_____为原料，运行时消耗裂变燃料或等)，同时吸收中子后变成等，即在消耗燃料过程中又能产生新的核燃料(把不可裂变的转化为可裂变的等)，实现可裂变燃料的______.
增殖
例1 [2024·泉州一中月考] 2020年11月27日,“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功,其内核是如图所示的核反应堆,关于核反应下列说法中正确的是( )
A.图示装置的核反应类型是人工转变
B.要使核反应速度减慢,可以将铀棒插入得更深
C.裂变反应的燃料是铀,反应过程有质量亏损
D.石墨起到降低反应温度的作用
√
[解析] 图示装置的核反应类型是核裂变,A错误;将铀棒插入得更深,中子接触的铀更多,反应加剧,B错误;裂变反应的燃料是铀,反应过程有质量亏损,C正确;石墨主要是将快中子变为慢中子,D错误.
学习任务二 原子弹与氢弹
［教材链接］ 阅读教材“原子弹与氢弹”相关内容，完成下列填空：
1.原子弹
(1) 原子弹是一种没有减速剂，______(填“加以”或“不加”)控制的爆炸性链式反应装置.
不加
(2) 原子弹的链式反应的形成方法：
① “枪式”装置法
将浓度为以上的分成______半球形，每块都达不到临界体积.利用
___________引爆，使两块挤合到一
两块
普通炸药
链式
起，使其达到临界体积，同时中子源释放中子引起______反应，从而引发剧烈爆炸.
② “内爆法”
将炸药放在没有达到临界体积的(或块______，当炸药爆炸时，很快向中心压缩，使(或块密度______，发生______反应.
周围
大增
链式
2.氢弹
(1) 氢弹是一种________(填“需要”或“不需要”)人工控制而实现________的反应装置.
不需要
核聚变
(2) 氢弹的爆炸机理：
① 它利用氘和氚迅速地聚变成氦，产生比原子弹更为______的爆炸.
强烈
② 构造：
在弹体内装有热核材料________、_____________以及__________.
和
铀块或钚块
普通炸药
③ 当普通炸药爆炸时，____________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__________使和等轻核发生_______反应，产生很高的能量直至再次发生更大规模的爆炸.
铀块或钚块
高温高压
聚变
例2 (多选)较重的原子核分裂成中等大小的核，较小的原子核合并成中等大小的核的过程中，都会释放出核能，前者称为核裂变，后者称为核聚变.核电站、原子弹、氢弹和太阳，利用或放出的就是核能.下列说法正确的是( )
A.核电站中利用的核原料为铀棒，可能的核反应方程为
B.氢弹中含有原子弹
C.太阳的中心温度达几万开尔文，剧烈的热运动使得氢原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，发生核聚变
D.与核裂变相比，核聚变产能效率更高，更为安全、清洁
√
√
[解析] 核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能，所以反应物中要有中子，选项A错误； 氢弹爆炸需要极高的温度，这种温度可由原子弹爆炸来提供，则氢弹中含有原子弹，选项B正确；太阳的中心温度达几千万开尔文，剧烈的热运动使得氢原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，发生核聚变，选项C错误；核裂变一般带有辐射，则与核裂变相比，核聚变产能效率更高，更为安全、清洁，选项D正确.
学习任务三 核能的优势与危害
［教材链接］ 阅读教材“核能的优势与危害”相关内容，完成下列填空：
1.核能的优势
(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_____，同等规模的燃煤发电厂每年要消耗原煤吨.
1吨
(2) 核能发电比燃煤发电对环境带来的污染____.
小
2.核能利用的危害：
(1)核燃料使用后会产生具有__________的核废料.
(2)核泄漏会产生严重后果
在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.核废料需要装入特制的容器，深埋地下.
(3)核武器的威胁
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的破坏.
高放射性
例3 (多选)关于核能的利用，下列说法正确的是 ( )
A.核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能
B.采用“外爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高
C.核燃料的危害主要是其具有放射性
D.太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能
[解析] 核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确；“内爆法”难度大，但材料利用率高，B错误；放射性对人体和环境都有危害，C正确；太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量，D错误.
√
√
1.为应对能源危机和优化能源结构,提高清洁能源的比重,我国制定了优先选择核能,其次加快发展风电和再生能源的政策,在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4000万千瓦的水平,请根据所学物理知识判断,下列说法错误的是 ( )
A.核能发电对环境的污染比火力发电要小
B.所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
C.所有核电站既有重核裂变,又有轻核聚变释放大量的原子能
D.如果核电站能实现可控轻核聚变发电,其核废料处理更简单,对环境污染更小
√
[解析] 目前核电站都用核裂变,其原料是铀,且核能是比较清洁的能源,故A、B正确,C错误;如果核电站能实现可控轻核聚变发电,其核废料处理起来比铀核裂变废料更容易,对环境污染也更小,D正确.
2.关于核能的利用,下列说法错误的是 ( )
A.核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能,再转化为电能
B.采用“内爆法”促使链式反应,做成的原子弹设计难度大,但材料利用率高
C.核燃料的危害主要是其具有放射性
D.太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能
[解析] 核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能,A正确;“内爆法”难度大,但材料利用率高,B正确;放射性对人体和环境都有危害,C正确;太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量,D错误.
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1.(原子弹和氢弹)(多选)我国在极其困难的情况下，完成了“两弹一星”，长了中国人的志气，下列核反应方程中，属于研究核弹的基本核反应方程的是 ( )
A. B.
C. D.
[解析] “核弹”包括原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程属于铀核裂变，B选项正确；氢弹的核反应方程属于轻核聚变，D选项正确.
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2.(核电站)(多选)[2024·三明期末] 目前核电站都是利用铀核裂变释放大量核能进行发电，其发生的核反应方程是，一座发电功率为的核电站，核能转化为电能的效率，每次核反应过程中放出的核能，铀核的质量，则下列说法正确的是( )
A.
B.每年核电站消耗的能量约为
C.每年消耗的数目约为个
D.每年消耗的质量约为
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[解析] 根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒知，，A正确；因核电站发电效率为，则核电站消耗放出能量的功率为，核电站每年消耗的能量为，B错误；产生这些能量消耗的铀核的数目为个，C错误；每年消耗的质量为，D正确.
