内容正文:
第二十二章 能源与可持续发展
第 2 节 核能
引入新课
1964 年 10 月 16 日 15 时,我国第一颗原子弹爆炸成功。
你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量吗?
1967 年 6 月 17 日上午 8 时 20 分,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?
探究新知
原子核(正)
核外电子(负)
质子(正)
中子(不带电)
一、核能
1.原子的结构
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2.核能
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。
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。
获得核能有两种途径:裂变、聚变。
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二、裂变
1934 年至 1938 年,科学家曾先后用中子轰击质量比较大的铀 235 原子核,使其发生裂变,变成两个质量中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量。
1.发生裂变的条件
用中子轰击铀核,铀核才能发生裂变,放出能量。
外界中子停止轰击,裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢?
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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。
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3.核电站利用核能发电
核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。
1942 年,人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
目前,全世界已经建成了几百座核电站,核电发电量接近全球发电量的 1/5。
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4.核能发电的利弊
利:不造成空气污染、不排放CO2、消耗能源少、发电成本低。
弊:产生放射性废料、排热量大、建厂成本大、核泄漏污染大。
探究新知
探究新知
链式反应如果不加以控制,大量原子核就在一瞬间发生裂变,释放出极大的能量。
在人类实现可控核裂变大约三年后,即1945年,利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。
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三、聚变
将质量较小的原子核结合起来,也会释放出巨大的核能。
氘核与氚核在超高温下结合形成氦核,释放出一个中子,同时释放大量核能,这一过程就是聚变。
氘
氚
氦核
中子
能量
聚变
探究新知
如何实现可控聚变,如何利用可控聚变释放的核能,科学家正在积极探索