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11.4核能
化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源,所以总有使用殆尽的一天。
而且在开采化石能源的过程中因意外而对环境的破坏也十分严重。所以开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围的重要课题。
20世纪40年代,科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆,拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
1964年10月16日15时,我国第一颗原子弹爆炸成功。原子弹为什么能放出那么大的能量?
1967年6月17日上午8时20分,我国西部地区新疆罗布泊上空,我国第一颗氢弹爆炸试验获得成功,氢弹和原子弹的原理相同吗?
1.1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型
一、原子核 核能
α粒子散射实验
原子核式结构模型
卢瑟福
原子核(正)
核外电子(负)
质子(正)
中子(不带电)
2. 1932年查德威克发现了中子,使人们认识到原子核是由质子和中子组成。
质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。
原子核
质子
中子
电子
3.元素的放射性
某些元素的原子核会按照一定的规律发出射线(α射线、β射线、γ射线)变成新的原子核这就是放射性。
4.核能:质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时,就有可能释放出惊人的能量,这就是核能。
5.获得核能有两种途径:(1)核裂变;(2)核聚变
α射线是氦核流
β射线是电子流
γ射线是电磁波
1938年,科学家用中子轰击铀235原子核,使其发生了裂变。
1 kg铀全部裂变释放的能量超过2000 t煤完全燃烧时释放的能量。
二、核裂变
1.发生裂变的条件:用中子轰击铀核
2 .链式反应:用中子轰击铀235原子核, 铀核在分裂时, 会释放出核能,同时还会产生几个新的中子,这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变,并释放出大量核能,这就是裂变中的链式反应。
3 .原子弹:链式反应如果在一瞬间进行,就是爆炸。原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。
用火柴模拟链式反应
核裂变中的链式反应
4.核反应堆:是一种能够控制链式反应的装置。
核电站就是利用核反应堆缓慢释放核能发电的。
5.核能发电的优点:消耗的燃料少,能大大减少燃料的运输量;不会产生有害气体,避免大气污染;从长远看,核能发电成本低于火力