第三章 问题研究 是否应该发展核能 课件 2024-2025学年高中地理人教版（2019）选择性必修3

问题研究 是否应该发展核能 核能被认为是清洁、高效的能源，利用核能既可减少现代社会对化石能源的依赖，又能避免化石能源所带来的环境污染和全球气候变化问题。大力发展核能对维护国家资源安全和环境安全似乎是双赢的选择。但核能也不是绝对安全的，特别是核能利用历史上发生的数次核泄漏事故对人类和自然环境产生了巨大的危害。因此，自核能诞生以来，有关核能安全性和潜在危害的争论和质疑从未停止过。 问题的提出 发展核能到底有哪些优势和风险？我们是否应该发展核能？ 1.通过资料,了解发展核能的主要优势。(综合思维) 2.结合材料,认识发展核能的潜在风险。(综合思维) 3.结合材料,分析不同国家对核能的选择情况。(地理实践力) 4.通过具体案例,探讨人类是否应该发展核能。(人地协调观) 学习目标 核能是一种单位体积能量巨大的能源。1千克核原料完全裂变释放的能量相当于燃烧2400吨标准煤。1升海水中的氘（dao)通过核裂变释放的能量相当于300升汽油燃烧释放的能量。对于高耗能的产业和部门来说，使用煤炭、石油、天然气等化石燃料作为能源，往往需要预留充裕的空间存储燃料，并采用火车或轮船等大运量的交通工具进行运输。而核燃料对存储的空间和运输的能力需求相对较小。与传统火力发电相比，虽然核电站建设投资大、技术要求高，但核能平均发电成本低于传统的火力发电。 与当前人类能源消费结构中占主导地位的化石能源相比，核能属于清洁能源，在开发和利用过程中，既不会产生污染环境的SO2和氮氧化物等有毒物质，也不会产生使全球变暖的CO2等温室气体。 相较于可能枯竭的化石能源，地球上现已探明的铀、钍、钚等核资源相对丰富；如果未来有更加成熟、稳定的核聚变技术，海水中的氘和氚还将为人类提供大量的核燃料。有人认为，核能是目前为止唯一能够大规模替代化石能源的能源。 1.同化石能源相比，核能的优势体现在哪些方面？ 资料1 发展核能的主要优势 ①核能能量密度大，对存储空间和运输动力需求小，平均发电成本低； ②核能属于清洁能源，开发利用过程中不会产生有毒物质和温室气体； ③核资源相对丰富，远景储量大。 资料1 发展核能的主要优势 2.清洁能源还有哪些？这些清洁能源能否大规模替代化石能源？ 观点二：能。随着技术进步，可再生能源的发电成本会逐渐降低。例如，风电技术的不断改善，促使风力发电成本大幅降低。 清洁能源=核能+可再生能源 （风能、水能、太阳能、潮汐能、地热能、波浪能等） 观点一：不能。①可再生能源受自然条件的影响大，不稳定； ②能量密度较小，投资和维护费用高，效率低，发电成本高。 与化石能源相比可再生能源存在一定劣势， 大规模取代化石能源的可能性较低。 资料2 发展核能的主要弊端 尽管目前核电技术日臻成熟，但在核能开发和利用过程中还存在诸多隐患。 核能的开发和利用对技术的要求很高，这些技术不是每个希望发展核电的国家都能够轻易获得的。特别是核资源的开采和浓缩技术与核武器的开发技术相类似，技术扩散的途径或渠道往往会受到严格限制。核聚变发电后的核废料仍具有一定的放射性，因此不能随意丢弃。目前核废料处置是一项世界难题，大部分国家通过深埋至人迹罕至的深山或大洋底的方式封存和放置核废料。核电站还会向周边环境释放大量的热量，造成热污染。 核能发电最大的风险在于核泄漏事故。人类和平利用核能至今一共发生了近10次严重的核泄漏事故，尤其是发生在1986年苏联切尔诺贝尔和2011年日本福岛的两次等级为7级的核泄漏事故，对自然环境和人类社会危害巨大，其影响至今仍未完全消除。 1.归纳开发利用核能存在的安全隐患。 ①核能开发和利用的技术扩散在在导致核武器扩散的风险； ②核废料具有一定放射性， 处置难度大； ③对周边环境造成热污染； ④核泄漏事故对自然环境和人类社会危害巨大。 2.分析切尔诺贝利或福岛核泄漏事故对资源安全、环境安全和和国家安全造成的影响。 资料2 发展核能的主要弊端 从资源安全角度看，重大核泄漏事故的发生，会导致所在区域乃至国家的能源供应能力下降，短时间内电力供应紧张，影响生产、经济和社会的正常运行，甚至触发重大社会危机，引发区域性乃至全国性的政局动荡和武装冲突，威胁国家安全。 从环境安全角度来看，重大核泄漏事故属于特别重大的突发环境事件，在短期内甚至长时期损害社会经济和自然环境，引发社会经济次生危机，甚至引起国际冲突，危及国家安全。 小结：不同类型的能源特点对比（利、弊） 1、能源的禀赋（储量大小、分布、密度、稳定性等） 2、能源的开发开采过程中（技术、成本、对土地的需求、对环境的影响） 3、能源的运输过程（对存储空间和运输动力需求、距市场远近） 4、能源的使用过程（对环境的影响、对设施的维护） 5、其他（如突发性环境事件等） 勘探→开采→运输→使用、维护 小结：不同类型的能源特点对比 (2021山东高考17题）山西省大同市大力发展新能源，把太阳能、风能、煤炭资源富集优势转化为绿色产业优势，打造“新能源产业之都”，并积极融入京津冀协同发展。自2017年以来，大同市相继建设能源改革科技创新产业园和新能源产业城培育和发展氢能与燃料电池先导、储能蓄能、新能源汽车装备制造、光伏全产业链和煤炭清洁高效利用五大产业集群。下图示意大同市新能源产业链。 ①氢能生产受时空限制小; ②利用方式灵活多样。 (1)指出与太阳能和风能相比，氢能的优点。（4分） 资料3 世界核电发展历程 20世纪50—60年代：起步阶段，诞生了世界上最早的一批核电站； 20世纪70—80年代中期：迅速发展阶段，核电技术趋于成熟，外加世界石油危机的影响，核电得到迅猛发展； 20世纪80年代中期至21世纪初：缓慢发展阶段，发展速度较前期放缓； 21世纪以来：发展停滞阶段，总发电量达到峰值后不再增加，甚至有所减少。 1.据图概括世界核能发电总量变化的特点，并说明切尔诺贝利和福岛等核泄漏事故对世界核能发展阶段性转折的影响。 2.根据图中6 个地区核能发电量的变化，比较其核能发电变化过程的差别。 图4来源：《普通高中教科书 地理 选择性必修3 资源、环境与国家安全》 审图号：GS(2019)1874号 较快增长 缓慢增长 发展停滞 波动变化 时间 空间 图4 1970——2016年世界核电发电量 1. 据图概括世界核能发电总量变化的特点，并说明切尔诺贝利和福岛等核泄漏事故对世界核能发展阶段性转折的影响。 世界核能发电总量变化的特点: 世界核能发电总量在20世纪70-80年代中后期呈较快增长态势； 20世纪80年代中后期至21世纪初缓慢增长; 21世纪初以来发展停滞，波动变化。 从1970年至今，世界核电的发展体现了典型的时空分布特征。从时间维度来看，世界核电经历了三个发展阶段： 20世纪70、80年代中后期呈较快增长态势， 20世纪80年代中后期至21世纪初缓慢增长; 21世纪初以来发展停滞，波动变化。 2011年福岛核泄漏事故发生，核电发展进入低潮，社会公众增大了对核电安全性的顾虑，电业投资者也放慢了投资步伐，当年及以后几年世界核电发电量较2011年明显减少，亚洲减少尤其明显。 从空间分布来看， 西欧和中欧、北美洲核能发电量占世界核电总量的比重高，起步早。其核电发展过程基本代表了世界的核电发展过程。 亚洲、东欧和俄罗斯的核电起步稍晚，发电量不同年份有所波动，但整体上呈增长趋势，占世界核电总量的比重逐渐提高。 南美洲和非洲的核电起步最晚，发电量一直都不大，占世界核电总量的比重较低。 11 1、说明切尔诺贝利和福岛等核泄漏事故对世界核能发展阶段性转折的影响。 ③全世界的核能产业在核泄漏事故之后，发展减速停滞甚至倒退。 1986年切尔诺贝利事件后，全球核电发展减速，2011年福岛核泄漏事故发生，核电发展进入低谷，当年及以后几年世界核电发电较2011年明显减少，亚洲减少尤其明显。 ①切尔诺贝利和福岛等核泄漏事故，对发展核电可能造成的环境和自然的灾难日趋忧虑，多国核电发展决策日趋保守，有些国家出于安全因素的考虑，作出了弃核的决定。 ②社会公众增大了对核电安全性的顾虑，电业投资者也放慢了投资步代。 ④促使各国提高核能技术、执行更严格的安全标准，增加了核电成本。 分析、说明等问题回答 必须 因+果 图4来源：《普通高中教科书 地理 选择性必修3 资源、环境与国家安全》 审图号：GS(2019)1874号 起步早 水平高 起步晚 上升趋势 起步最晚、占比最低 时间 空间 图4 1970——2016年世界核电发电量 2. 根据图中6 个地区核能发电量的变化，比较其核能发电变化过程的差别。 从1970年至今，世界核电的发展体现了典型的时空分布特征。从时间维度来看，世界核电经历了三个发展阶段： 20世纪70、80年代中后期呈较快增长态势， 20世纪80年代中后期至21世纪初缓慢增长; 21世纪初以来发展停滞，波动变化。 2011年福岛核泄漏事故发生，核电发展进入低潮，社会公众增大了对核电安全性的顾虑，电业投资者也放慢了投资步伐，当年及以后几年世界核电发电量较2011年明显减少，亚洲减少尤其明显。 从空间分布来看， 西欧和中欧、北美洲核能发电量占世界核电总量的比重高，起步早。其核电发展过程基本代表了世界的核电发展过程。 亚洲、东欧和俄罗斯的核电起步稍晚，发电量不同年份有所波动，但整体上呈增长趋势，占世界核电总量的比重逐渐提高。 南美洲和非洲的核电起步最晚，发电量一直都不大，占世界核电总量的比重较低。 13 2. 根据图中6 个地区核能发电量的变化，比较其核能发电变化过程的差别。 西欧和中欧、北美洲核能发电量占世界核电总量的比重高，其核电发展过程基本代表了世界的核电发展过程: 起步早，20世纪70-80年代中后期发展迅速20世纪80年代中后期至21世纪初缓慢增长，21 世纪初以来发展基本停滞，甚至有减少趋势。 亚洲、东欧和俄罗斯的核电起步稍晚，发电量不同年份有所波动，但整体上呈增长趋势，占世界核电总量的比重逐渐提高。 南美洲和非洲的核电起步最晚，发电量一直都不大，占世界核电总量的比重低。 资料4 不同国家的核电发展选择 近年来，不同国家核电发展呈现不同的变化特点。针对核能的优势和弊端以及国情，有的国家选择暂停或放弃原有的核电发展计划，而有的国家则继续加快核电站的建设。 (1)比较4个国家2007年以来核电发展的差异。 (2) 以法国为例，从能源禀赋、能源消费量、经济发展水平等方面，分析影响该国当前核电发展的因素。 (3)你认为在发展核电的过程中，能源安全和环境安全能否兼顾？如何权衡？ 法国和美国核电占发电总量的比例相对较稳定；法国占比高，基本保持在70%以上，美国基本保持在20%左右。 2007-2011年，日本核电占发电总量的比例为25%- 30% ，2011年、2012年连续两年大幅降低之后基本在5%以下。 巴基斯坦核电占发电总量的比例一直较低，为2%- 8%. 但呈增长态势。 资料4 不同国家的核电发展选择 近年来，不同国家核电发展呈现不同的变化特点。针对核能的优势和弊端以及国情，有的国家选择暂停或放弃原有的核电发展计划，而有的国家则继续加快核电站的建设。 (1)比较4个国家2007年以来核电发展的差异。 资料4 不同国家的核电发展选择 (2) 以法国为例，从能源禀赋、能源消费量、经济发展水平等方面，分析影响该国当前核电发展的因素。 以经济高度发达的法国为例，法国本士面积约为55万平方千米，人口6000多万是一个缺乏一次性能源的国家。20世纪70年代两次全球性石油危机的冲击，使严重依赖进口能源的法国经济遭受了沉重的打击。为减少对进口能源的过分依赖保持和提高能源的自给能力和独立性，法国政府全面调整国家能源政策，制订了政策适当，机制合理，投资充分，法国核庞大的核电发展计划。由于思想明确，电工业发展十分迅速。目前，全国70%以上的电力来自核电，还有相当数量的核电电力出口到邻国，发展核电对法国经济稳步发展发挥着极为重要的作用。 该问题是一个开放性问题，应结合核电的优缺点进行分析和论证。 发展核电是为了解决能源需求问题，保障能源安全，但是其环境威胁始终存在。不说核废料具有放射性，也不说对周围环境的热污染，单说曾经发生的核泄漏事故，就产生了严重的环境安全问题，威胁了国家安全。 目前制约全球核电发展的最主要因素是人们对核电安全的质疑，核电的安全问题不仅是技术层面的问题，更多的是人们对核电的恐慌心理。 从科学的角度来说，百分之百的绝对安全是没有的，但是科学技术可以使发生事故的概率一步步地降低。每一种能源，都有自己的长处和短处。 所以，当今的核电安全问题，实际上是人类自己要作的一个权衡和选择。因此，该问题答案并不是固定的要用发展的眼光辩证地分析和认识问题。 资料4 不同国家的核电发展选择 (3)你认为在发展核电的过程中，能源安全和环境安全能否兼顾？如何权衡？ 截至2021年6月30日，大亚湾核电站两台机组累计上网电量3895.63亿度，其中对香港供电累计达2794.78亿度。每年大亚湾核电站为香港供电超过100亿度，占香港用电量的1/4，相当于香港每四个家庭中就有一个被大亚湾核电站“点亮”。与同等规模的燃煤电站相比，大亚湾核电站27年来累计少消耗标准煤约1.2亿吨，减排二氧化碳约3.2亿吨。据此完成下面小题。 当堂检测 1．从能源利用与环境的关系看，与核能具有共同特点的是（ ） ①潮汐能 ②石油 ③煤炭 ④地热能 A．①② B．①④ C．③④ D．②③ 2．推测使用大亚湾核电对香港的有利影响是（ ） A．改变常规能源的主导地位 B．提高居民的用电需求 C．降低居民的阶梯电价 D．优化当地的居住环境 B D 【解析】从能源利用与环境的关系看，核能具有零碳排放、环保效益显著的特点，结合选项所列的能源来看，符合这一特性的是潮汐能和地热能，①④符合题意；石油和煤炭在利用过程中排放二氧化碳量较多，环境效益较差，与核能利用不同，②③不符合题意。综上所述，B正确，ACD错误。故选B。 【解析】结合上题分析可知，核能具有零碳排放、环保效益显著的特性。香港人口密集，能源消耗量较大，因此使用核电可以优化当地的能源利用结构，改善因火力发电引起的环境污染问题，优化当地居民的居住环境，D正确；结合材料可知，大亚湾核电站为香港提供的电量只占香港用电量的1/4，香港当前能源消费中处于主导地位的依旧是化石能源，A错误；使用核电与提高居民用电需求无关，也不会使居民用电的电价降低，BC错误。故选D。 19 (2021全国卷甲）2011年日本福岛核泄漏事件之后,德国宣布逐步放弃核电而重点发展光伏发电。下图示意2014年某日德国电力总需求和电力净需求的变化(电力净需求量=电力总需求量一光伏发电量)。据此完成下面小题。 当堂检测 B 4. 图中所示这一天所在的月份是 A. 3月 B. 6月 C. 9月 D. 12月 5. 随着光伏发电量的增加,电力净需求量 A. 全天性减少 B. 时段性增加 C. 时段性减少 D. 不发生变化 6. 降低夜间的电力净需求量,关键是发展 A. 火力发电技术 B. 光伏发电技术 C. 特高压输电技术D. 电能储存技术 C D 【4题详解】 根据材料，电力净需求量=电力总需求量一光伏发电量，当电量总需求量等于电量净需求量时，光伏发电量为0，说明此时为黑夜；读图可知，电量总需求量等于电量净需求量的时段为格林尼治时间大约19点到凌晨3点多，远小于12个小时，昼长夜短，为北半球夏季，德国位于北半球，B正确；3月和9月昼夜大致等长，12月昼长远小于夜长，ACD错误。故选B。 【5题详解】 读图观察“光伏发电量增加200％时电力净需求量预测曲线”，与电力净需求量曲线对比可看出，随着光伏发电量的增加,电力净需求量在大约3点多到18点减少，其余时段没有变化，C正确，ABD错误。故选C。 【6题详解】 根据公式，电力净需求量=电力总需求量一光伏发电量，要降低夜间电力净需求量，需要增加光伏发电量；而光伏发电在白天进行，夜间要使用必须提高电能的储存量，就要提高电能储存技术，B错误，D正确；火力发电技术和特高压输电技术与此无关，AC错误。故选D。 20 $$