22.2核能课件(30张PPT)

第二十二章 能源与可持续发展
第2节 核能
2020年秋人教版物理九年级全一册精品课件
1.了解核能获取的两种途径。
2.了解核能的利用和优点。
3.了解核能可能带来的问题。
学习目标
1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹。这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。
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
原子核
（正）
核外电子
（负）
质子
（正）
中子
（不带电）
一、核能
核能：
当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质量减少，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，减少的质量会转化为能量，因此发生聚变和裂变时释放出巨大的能量。
核反应
裂变：
聚变：
一个重核分裂成两个中等大小的核。
两个轻核结合成一个较大的核。
优点
核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源；核能的利用也能够解决能源分布不平衡的问题。
缺点
核能属于一次能源，它是不可再生能源；核能利用不当会造成核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。
核能的特点
裂变：
用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核，典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。
二、裂变
1946-1948年我国物理学家钱三强夫妇从实验中观察到铀核的3分裂和4分裂现象。
铀核裂变的时候要放出一些中子，这些中子又可引起其它的铀235核裂变，就可使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应。
2000吨
1千克
2.链式反应
1千克的铀全部裂变释放出2000吨的煤完全燃烧释放的能量。
链式反应
3.原子弹：
链式反应如果不加控制大量原子核就会在极短时间里发生裂变，释放出极大的能量，进而产生毁灭性的破坏力。
轻核结合成质量较大的核的过程叫核的聚变。
要发生聚变反应必须让轻核之间的距离达到10-15米。
常见的聚变形式：
一个氘核和一个氚核结合成一个氦核。
发生的条件：超高温，因此也叫热核反应。
大量氢核聚变可以释放出更多的惊人的能量。
三、轻核的聚变
某些质量很小的原子核，在超高温条件下结合成新的原子核，会释放出巨大的核能，这种现象叫聚变。
聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此聚变反应又叫热核反应，太阳内部就时刻发生着热核反应。
在太阳内部，氢核在极高温度下聚变成氦核，在这过程中释放出28MeV的能量。不过这种聚变过程，不是一次反应就能完成的，要经过几次反应才能把四个氢核聚合成一个氦核。太阳正是靠这种反应以惊人的巨大功率，向宇宙空间辐射能量的。
氢弹爆炸产生的蘑菇云
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。
核电站：
是利用可控链式反应释放出能量发电。
核心设备是反应堆。
核能
内能
机械能
电能
核电站：利用核能发电
能量转化：核能→内能→机械能→电能
特点：消耗燃料少、废渣少、成本低,特别适合缺少煤、石油和水力资源的地方
核反应堆：控制链式反应的速度,能够缓慢、平稳地释放核能的装置，是核电站的核心
核反应堆核裂变产生的大量的核能使水汽化变成水蒸气，水蒸气带动汽轮机工作，汽轮机推动发电机发电，实现了核能向电能的转化。
秦山核电站
运用对比法认识裂变和聚变
项目区别
核裂变
核聚变
定义
一个重核分裂成几个中等质量的核，这种核反应叫做裂变
轻核结合成较重的核，这种核反应叫做聚变
条件
中子轰击较大原子核
超高温
释放核能大小
巨大
更加巨大
应用
原子弹(不加控制的核裂变)
核电站(加以控制的核裂变)
氢弹(不可控核聚变)
联系
都是原子核发生变化时，释放出巨大的能量
核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆．下列说法错误的是（ ）
A.目前核电站都是通过聚变反应来利用核能
B.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C.原子核分裂或聚合时释放出核能
D.核能是一种不可再生的能源
A

例
典例分析
核能的缺点：
（1）核能存在污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。
（2）核反应堆中会产生核废料，在处理核废料过程中，代价较高。
四、安全利用核能
安全利用核能：
核电站所产生的核废料的放射性危害性很大，核废料必须妥善的处置和保存，不能直接向大海中排放，一般深埋在人烟稀少的地方。
1. 核电站和原子弹是利用核裂变来工作的，核电站控
制核裂变的反应速度，原子弹不控制核裂变的反应
速度。氢弹是利用核聚变来工作的。
2. 核电站中发生的能量转化：
核能→内能→机械能→电能。
1、从核能到电能，下列能量转化过程中正确的途径是（ ）
A、核能→机械能→内能→电能
B、核能→内能→机械能→电能
C、核能→内能→电能
D、核能→电能
B
2、核能是 发生变化的过程中释放出的能量，它又叫 能。获得核能的两条途径是 和 。
3、核电站是利用 的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少 ，就可以产生大量的 能。
轻核聚变
原子
原子核内部结构
重核裂变
原子核裂变的链式反应所产生
燃料
电
4、核电站的核心是__________，它以___为核燃料，反应堆中放出的____能转化为高温蒸汽的______能，通过汽轮发电机转化为______________能。核电站必须防止___________，避免造成污染问题。
核反应堆
铀
内
机械
放射线外泄
核
5、核反应堆和原子弹都是释放核能的装置，它们释放核能的过程有什么相同？有什么不同？
解：核反应堆与原子弹释放核能的相同点：都是通过一系列铀核持续裂变释放核能；不同点：核反应堆中铀核裂变是可控制的，原子弹的铀核裂变是在一瞬间进行的，并释放出大量的能量。
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
放射线
谢谢
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