(共26张PPT)
第7节
核能
浙教版
初中
人类所利用的能源绝大多数是由核能转化而来的，因为从太阳射向地球的电磁能就是太阳内部进行着的核聚变反应产生的。
核能是怎样产生的呢？人类是如何有效地控制和利用核能的？
原子弹爆炸
1945年7月16日清晨5时30分，世界上第一颗原子弹在美国新墨西哥州的沙漠地区爆炸成功。
原子弹爆炸最初的闪光没有固定形状，约半秒钟后，出现一个平底朝下的半球体火团，呈鲜艳的黄色，宛若升起一半的太阳，但有太阳的两倍大。顷刻间，这个光亮的火团开始膨胀升起，从火焰的大旋涡中冒出一根较细的光柱，在不到一秒钟内就升到2500多米的高空。紧接着，细光柱的顶端好像蘑菇似的向外翻成厚厚的伞状，颜色光亮，伴以幽灵般的淡蓝色，随后，那灰烟变成一根升腾的旋转圆柱。5时30分的瞬间，发射场的温度高达1亿华氏度，等于太阳表面温度的1万倍。30秒钟后，一阵飓风，伴以震耳欲聋的吼声，从沙漠袭来。当科学家们可以安全进入现场时，他们发现发射区1.6公里内的所有生物全都荡然无存。离发射场800米的一座32吨重的钢塔成了一堆扭曲的废物。发射场周围
800米的沙粒被融化成玻璃体，绿色透明似翡翠。事后的测算表明，这次爆炸试验为1.86万吨梯恩梯当量，是预期的4倍。
小男孩
胖子
1945年8月6日和8月9日,美国将两颗外号为“小男孩”和“胖子”的原子弹,分别投到日本的广岛和长崎
广岛市80％的建筑物化为灰烬，6.8万人当场丧生，5年后因原子弹死亡人数达到24.7万人；长崎市60％的建筑物被摧毁，当场伤亡8.6万人，5年后共死亡14万人。该地区核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污染，患了各种怪异的后遗症，在随后几年中，又有大批人痛苦地死去。
思考：
原子弹这么巨大的能量是如何产生的？
原子核
（正）
核外电子
（负）
质子
（正）
中子
（不带电）
核能
当原子核发生变化时释放出的巨大能量，称为核能。
(重)核裂变
科学家们用中子轰击铀235时，铀核会分裂成大小差不多的两部分，这种现象就是核裂变。
1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约相当2500t的标准煤完全燃烧所放出能量。
质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量较小的新原子核，并释放出能量的过程。
原子弹――根据重核裂变的原理制成。
链式反应:
用中子轰击铀核，使铀核发生裂变,放出能量。
铀核分裂时，还同时放出2-3个中子，又可以轰
击其它铀核，使它们也发生裂变。
这些铀核分裂时，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变，于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间（约百万分之几秒）会释放出大量核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。
(轻)核聚变
2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。
氢弹就是根据轻核聚变的原理制成的，威力比原子弹还要大。
聚变又叫热核反应
：一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能。一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍。
聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫热核反应。
自然界中的热核反应
自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，在那里就进行着大规模的聚变反应.太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的.可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量。
1964年10月16日，我国爆炸了第一颗原子弹，成功地进行了第一次核试验。原子弹爆炸的成功吸引了全世界的目光，一夜之间中国跨进了核大国行列，全世界刮目相看。
我国第一颗原子弹爆炸时的情景
我国第一颗氢弹爆炸时的情景
核能的和平利用――核电站
如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。
核反应堆
为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来。为此，人们制成了一种专门装置——核反应堆。
核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。
思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？
核能→内能→机械能→电能
思考：
核电站安全吗？
核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核安全。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。
第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。
第二道屏障是壁厚为175毫米钢板制成的反应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。
第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳既能抵御外部破坏。
核电站的防护措施
2011年3月11日，日本福岛第一核电站1号反应堆所在建筑物爆炸后，日本政府13日承认，在大地震中受损的福岛第一核电站2号机组可能正在发生“事故”，2号机组的高温核燃料正在发生“泄漏事故”。该核电站的3号机组反应堆面临遭遇外部氢气爆炸风险。2011年3月13日，共有21万人正紧急疏散到安全地带。
α射线：带两个单位正电荷（氦核）
β射线：带一个单位负电荷（电子）
γ射线：不带电（中子）
大剂量放射线对人畜会造成很大的伤害；但是，如果用较小的剂量，并谨慎地加以控制，射线也可以为人类做许多事。
放射性物质的标志
放射性
γ射线在医学上的应用
α射线
放射性物质衰变时放出的氦核，通过物质时容易使其电离而损失能量，所以穿透力较弱，但由于电离作用强，对人体伤害很大
β射线
放射性物质衰变时放出的高速运动的电子流，电离作用弱，所以穿透力较α射线强，但对人体伤害比较小
γ射线
核能级间的跃迁而产生，本质上是电磁波，只是频率比较高，
不能直接引起电离，所以穿透力最强，但对人体伤害最小
放射性污染的危害
人体受到放射性污染，轻者头晕、疲乏、脱发、红斑、白血球减少或增多、血小板减少；而大剂量照射，还会引起白血病及骨、肺、甲状腺癌变甚至死亡，放射性还能引起基因突变和染色体畸变
课堂小结
核能
一、核能
1、定义：
原子核在发生变化时释放的能量。
2、获得核能的方法：
重核裂变：质量较大的原子核在中子的轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能量的过程。是制造原子弹的原理。
轻核聚变：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。是制造氢弹的原理。
二、核能的和平利用－－核电站
1、能量转化：
核能
热能
机械能
电能
2、我国第一座自行设计建造的核电站：
－－秦山核电站
三、放射线：
α射线：氦核流，带正电。
β射线：电子流，带负电。
γ射线：中子流，不带电。
1、如图所示，“华龙一号”是由中国两大核电企业研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，使核能的利用更安全、更经济。下列关于核能说法正确的是（ ）
A．核能可直接转化为电能
B．核反应堆是可控的链式反应装置
C．原子由质子和中子组成
D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量
课堂练习
B
2、核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，下列有关核能利用说法正确的是（ ）
A．核反应堆所用的核燃料是可再生能源
B．核电站产生的核废料对环境没有污染
C．目前核电站都是通过核裂变来释放核能
D．核反应堆中发生的链式反应是无法控制的
C
3、继高铁之后，“华龙一号”核电装置成为了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为内能
B．蒸汽轮机：化学能转化为动能
C．发电机：电能转化为机械能
D．电取暖器：电能转化为机械能
A
4、能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
C．汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同
D．手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功
D
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