6.3核能的开发与放射性防护（课件）-【上好课】2024-2025学年九年级科学下册同步精品课堂（华东师大版）

第3节 核能的开发与放射性防护 九年级科学下册 •华东师大版 第6章——能源与社会 教学目标 一 02 核能和核能的释放 01 放射性和放射性元素 03 核电站、放射性的应用与防护 教学引入 二 在日常生活中，我们常常听说有些建筑材料，如花岗石、大理石等天然石材， 会有放射性，用它建造房屋，对居住在里面的人会有危害；我们也知道，患有某 些癌症的病人，可以利用某种放射线，把癌细胞杀死。 那么什么是放射性？什么 样的物质会发出放射线呢？ 教学引入 二 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，分别投到日本广岛和长崎，原子弹爆炸时释放的巨大能量使这两座城市在瞬间化为废墟。 小男孩 胖子 放射性和放射性元素 三 放射性 许多天然存在的元素能够自发地放出射线的特性叫做放射性。 能够自发地放射穿透力很强射线的元素叫做 元素，如 、 、 等。 放射性 铀 钋 镭 放射性和放射性元素 三 放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线，而衰变形成稳定的元素而停止放射。 放射性和放射性元素 三 放射线 放射性元素在衰变或裂变时会放出能量很高的粒子流。如会释放出带 电的α射线（高能氦核流）、带 电的β射线（高能电子流）和电中性的γ射线（高能电磁波）。 正 负 放射性和放射性元素 三 射线都具有很强的穿透力：射线都能贯穿物体，其中贯穿物体本领最强的是γ射线，其次为β射线，最弱的是α射线。 核能和核能的释放 四 核反应 指原子核与原子核，或者原子核与各种粒子（如质子，中子，光子或高能电子）之间的相互作用引起的各种变化。 核能 原子核在转变过程中所释放的能。 比化学反应中所释放出的化学能要大得多。 核能和核能的释放 四 1g氮核全部转变成氧核时，所释放出来的核能，就相当于燃烧4t煤所释放的化学能。 如何获取核能？ 核能的释放主要通过 与 这两种途径。 重核裂变 轻核聚变 核能和核能的释放 四 1、重核裂变（链式反应） 由质量较大的原子核，分裂成质量中等的原子核，并释放巨大能量的一种核反应形式。实验室中，一般用中子去轰击铀核，使之发生核裂变，获得核能。 核能和核能的释放 四 重核裂变的发现： 1938年德国科学家哈恩等人用中子轰击铀核 时，发现铀核吸收中子后，分裂成了两个中等质量的原子核（氪-92与钡-141）， 同时释放出巨大的能量。人们把这个现象叫做重核的裂变。 约里奥—居里等科学家很快又在实验中证 明，每次铀核裂变还会放射出 2～3个中子来。如果其中 2个中子又击中另外 2个 铀核，它们分裂后又会放出 4～6个中子来。这样，由中子引起的裂变铀核由 2变 4，4变 8……越来越多，释放出的能量也就越来越大，这种链锁式的铀核裂变反 应称为链式反应。 核能和核能的释放 四 重核的裂变的应用： ①应用1：制造原子弹（核武器） 如果原子核裂变的链式反应不加限制，形成雪崩式的裂变反应，在短时间内放出巨大的能量，就会发生猛烈的爆炸。 ②应用2：核电站（核电） 对中子的数量及能量加以控制，使原子核的裂变反应连续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样核能就可以得到和平利用，其中核电站就是利用重核裂变的最重要的方式。 我国第一颗原子弹 我国的秦山核电站 核能和核能的释放 四 阿尔伯特·爱因斯坦：犹太人，一代 科学巨匠，20世纪最伟大的物理学家。 爱因斯坦在科学上的主要贡献是在相对论与量子论这两个方面。相对论完全由他独立创 立。在量子论的创立中，他也做出了重要的贡献。正是因为他对光电效应的理论解释，获得了 1921年的诺贝尔物理学奖。创立相对论是爱因斯坦最重要的贡献。爱因斯坦的相对论成为现代物理学的基础理论之一，至今还没有一个 实验与相对论结论相违背。 作为一个 科学家，爱因斯坦在诸多领域做出了里程碑式的贡献；作为一个思想家，他留下了许多启迪人们 思想的精神财富；作为一个争取自由与和平的战士，他对邪恶势力展开了不懈的斗争。他是在许 多方面都值得我们学习的一位伟人。 核能和核能的释放 四 轻核的聚变：由质量较小的原子核，结合成质量稍大的原子核，并释放巨大能量的一种核反应形式。 例如一个氘核（含1个质子与1个中子）和一个氚核（含1个质子与2个中子）都是带正电的，相互靠近时要相互排斥。但把它们加热到很高温度，可以使它们聚合为氦核，这种聚变现象只能在高温高压条件下发生，所以就称为热核反应。 ＊轻核聚变释放的能量更巨大； ＊目前，轻核聚变主要应用于制造氢弹。 氢弹是一种比原子弹爆炸力更强的核武器。 核能和核能的释放 四 太阳利用轻核聚变而发光发热：自然界中的太阳及许多恒星内部正进行着规模巨大的热核反应，正是热核反应为太阳提供了巨大的能量，让我们地球上的人类享用着聚变反应所释放的能量。 核能和核能的释放 四 轻核聚变，目前还不可控。 氢 弹 （核武器） 威力更大 核能和核能的释放 四 1960年中国科学院建立了原子能研究所，党中央调集了我国钱三强、朱光亚、陈能宽、程开甲、王淦昌、邓稼先、周光召与王承书等一大批优秀科学家进行研究。 1964年10月16日，我国第一颗原子弹试验爆炸成功。 第一颗原子弹试爆成功后，我国科学家与工程技术人员又马不停蹄地继续进行氢弹的研制工作。 1967年6月17日，我国又成功试爆了第一颗氢弹。从第一颗原子弹到第一颗氢弹，两次爆炸仅隔两年零8个月时间。而美国用了7年，苏联用了4年，英国用了5年，法国则用了8年。氢弹爆炸的成功，说明我国核技术水平已经位居世界前列。 1996年7月29日，我国政府郑重宣布，从1996年7月30日起中国开始暂停核试验。同时向世界各国，特别是有核武器国家呼吁实现无核武器的世界，确保各国共享和平、安全、稳定与繁荣。 我国的原子弹和氢弹 核电站 五 如果对中子的数量及能量加以控制，使原子核的 裂变反应连续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样核能就可以得到和平利用。 可控制地进行核反应的装置称为 。 核反应堆 核反应堆 核电站 五 核电站就是利用核反应堆提供的能量发电的 核电站中能量转化：核能→ → →电能。 内能 机械能 核电站 五 核电站的安全防护： 核裂变反应时产生的能量由循环流动的水流导出。为了保证核反应堆的放射性不会被水流带出，核反应堆中安装了两个循环水回路。 第一回路是不锈钢管组成的管道，管道通过反应堆的中心。管道里充满水，依靠泵的动力使水在管道里循环流动，把核反应放出的能量带出。 第二个回路通过热交换器，获取第一个回路的能量，使第二回路中的水转化成蒸汽，推动汽轮机运 转，把内能转化成机械能。汽轮 机带动发电机，把机械能转化成 电能。通过汽轮机后的蒸汽则进 入冷凝器，液化成水，以便循环 使用。 放射性的应用与防护 六 （1）工业上应用：利用放射线的穿透物体的本领，来检测控制钢板或纸张的厚度，也可以检查金属内部的砂眼及裂缝。 （2）农业上应用：通过放射线照射种子，使种子发生变异，培育出优良品种，使农业增产。 （3）医疗卫生上应用：利用射线可以检查和治疗恶性肿瘤。这是因为放射线有很高的能量，可以使生物细胞内的水分子、DNA分子分解，使癌细胞不再分裂、繁殖，从而起到抑制、消除肿瘤病灶的作用。 放射性的应用与防护 六 长期过量的放射线照射对人体是有害的。 （1）在需要利用放射线的地方，如医院、实验室，必须用铅玻璃、铅板等把放射性物质与人体隔开。 （2）严格管理放射源，不允许非专业人员接触放射源。 （3）防止放射性物质泄漏，以避免污染环境。 （4）避免与燃煤、大理石、夜光珠等直接接触；尽量少食用经煤炭直接烘烤的食物，注意室内通风排气。 课堂练习 七 1、如图是某市核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　B　） A. 核能→机械能→内能→电能 B. 核能→内能→机械能→电能 C. 内能→核能→机械能→电能 D. 机械能→核能→内能→电能 B 课堂练习 七 2、下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是（　B　） A. 通过对放射现象的研究，科学家确认，原子核由质子和电子构成 B. 放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害 C. 目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 D. 核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限 B 课堂练习 七 3、如图所示，用中子轰击铀－235原子核产生氪核和钡核，释放出核能。下列说法正确的是（　C　） A. 核能是一种可再生能源 B. 该模型表示的是核聚变 C. 目前核电站是利用核裂变反应发电的 D. 该反应不会产生放射性物质 C 课堂练习 七 4、天然放射性物质放出的α射线、β射线、γ射线，它们的贯穿本领由大到小依次是（　C　） A. α射线＞β射线＞γ射线 B. β射线＞α射线＞γ射线 C. γ射线＞β射线＞α射线 D. α射线＞γ射线＞β射线 C 课堂练习 七 5、核能的合理开发和利用缓解了能源危机，但核废料处理不当会对环 境造成极大污染。某国政府不顾民众反对，决定向海洋排放核污水，请 你写出此行为将对海洋生态环境造成的危害。（写出两条即可） 解：核废料具有放射性，向海洋排放核污水，会对海洋生物造成极大的 伤害，比如破坏鱼类的繁殖能力等；核辐射会造成很多海洋生物的不良 变异，一些生物还会把变异遗传给下一代，影响海洋生物长期生存的能 力（合理答案均可） 课堂小结 八 1、放射性元素自发放出的三种射线分别是：α射线、β射线和 γ射线。其中射线是带正电的高能氦核流；射线是带负电的高能电子流；射线是电中性的高能电磁波。2、射线具有高能量，能贯穿物体。穿透力由强到弱是γ射线、β射线、α射线。 3、原子核在转变过程中所释放的能，叫做核能。 4、释放核能的途径有重核裂变和轻核聚变。 5、利用重核裂变可制成原子弹，利用轻核聚变可制成氢弹。目前，核电站所采用的都是可控的重核裂变技术。 6、核电站的核心是核反应堆。 7、核电站中能量的转化：核能→热能→机械能→电能 $$