4.4 核能的利用与环境保护 学案 (1)

4.4
核能的利用与环境保护
学案1
【学习目标】
1、了解核反应堆和核电站的基本原理
2、了解核能利用的优势、危害及其防护措施
【学习重点】
反应堆和核电站的基本原理
【知识要点】
一、核电站
核反应堆是核电站的心脏．它是人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓的释放出来．
核电站的工作模式：是以核反应堆为能源，产生高压蒸汽，取代发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基本相同．如课本图所示，它主要由裂变反应堆、第一回路系统、第二回路系统及其他辅助系统组成．
二、核武器
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。
氢弹：
是一种靠惯性约束、不需要人工控制而实现聚变的反应装置，它利用21H和31H迅速地聚变成4H，产生比原子弹更为强烈的爆炸。
三、核能的优势与危害
核能作为一种新能源，有很优势：核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多。
核能的利用也存在一些危害：核燃料使用后会存留一定量具有高放射性的核废料；核武器的威力巨大，不仅能摧毁地球上的生命，还能使生态环境受到严重破坏。
【典型例题】
例题1：秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010
J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235 （一年按365天计算）
学生回答：
解：核电站每天的发电量为W=Pt=3×108×24×3600
J=2.592×1013
J，每年的发电量W总=365W=9.46×1015
J而1
g铀完全裂变时产生的能量为：8.2×1010
J
所以，每年消耗的铀的量为：
例题2：水（包括海水）是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。这是指
（填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。请说明理由。www.【来源：21·世纪·教育·网】解析：①核能：
因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。
②核能和氢能：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题做出贡献。【达标训练】
1、一个相对原子质量为235的铀核在中子的轰击下，能分裂成一个相对原子质量为92的氪核和一个相对原子质量为142的钡核，这种现象叫做裂变
2、核电站反应堆里的核反应和原子弹里进行的核反应的区别是（
C
）
A参加反应的核多少
B参加反应的原子核的种类
C
链式反应有无控制
D链式反应的产物
3．在核电站中，所发生的核反应（
B
）。
A、是聚变反应
B、是裂变反应
C、有的是聚变反应
，有的是聚变反应
D、既不是聚变反应
，又不是聚变反应
4．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终www.将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子若已知氘原子的质量为，氚原子的质量为，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，.
(1)写出氘和氚聚合的反应方程.
(2)试计算这个核反应释放出来的能量.
www.
(3)若建一座功率为的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？
（一年按计算，光速，结果取二位有效数字）
解：已ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有
①
碰撞前，氢原子与电子的总动能为
②www.
解①②两式并代入数据得
eV
③
氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量由能级图得
eV
④
碰撞后电子和受激氢原子的总动能eV
【反思】
收获
疑问