第7节 核能（举一反三讲义）-科学浙教版九年级上册

第7节 核能 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：裂变与聚变 2 知识点2：核能的和平应用--核电站 3 知识点3：放射性 7 【学习目标】 1.了解核裂变和核聚变的区别 2.核电站的发电原理 3.放射性及其利用 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：裂变与聚变 1.核能：原子核是可以转变的。原子核在转变过程中所释放出的能量，核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中释放出的化学能要大得多。 2.原子核的的裂变和聚变是获得核能的两条途经. （1）核裂变：是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核并且释放出巨大能量的现象。例如，用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变变为氦核和钡核，同时向外释放能量，并产生2-3个新的中子。如果产生的中子继续轰击着其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断的发生裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀裂变反应称为链式反应。原子的核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。 （2）核聚变：是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。例如，氚核（核内有一个质子、一个中子的氢核）和氚核（核内有一个质子、两个中子的氢核）在高温下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。 知识点2：核能的和平应用--核电站 （1）核电站：如果能够按需求控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成水蒸气，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。 （2）太阳：太阳巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。人们虽然能够控制核裂变的速度，但还是没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。 【典例1】图甲和图乙是释放核能的两种方式，下列说法正确的是（　　） A．图甲方式表示的是核裂变 B．目前核电站是利用图乙方式发电的 C．图甲方式目前还不能人为控制 D．两种释放核能的方式都不会产生放射性物质 【答案】A 【解析】A．图甲表示核裂变，故A正确； B．目前核电站是利用核裂变（图甲）发电的，而不是核聚变（图乙），故B错误； C．核聚变（图乙）目前还不能人为很好地控制，而核裂变（图甲）是可以控制的，故C错误； D．核裂变在反应过程中会产生放射性物质，故D错误。 故选A。 【变式1】利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能 【答案】B 【解析】A．现在投入使用的核电站，利用核裂变发电。故A错误； B．反应堆中核裂变是可以控制的，才能根据需要平和地释放能量来发电。如果不可控，在短时间内释放出巨大的热量，是原子弹。故B正确； C．核废料具有放射性，能够污染环境。故C错误； D．核电站的能量转化为：核能——内能——机械能——电能。故D错误。 故选B。 【变式2】2023年8月25日，新一代“人造太阳”——“中国环流三号”取得重大科研进展，是我国核聚变能量开发进程中的重要里程碑。下列关于核聚变的说法错误的是（    ） A．目前我国的核电站是利用核聚变来发电的 B．核聚变的发生需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应 C．核聚变的原料是相对原子质量较小的原子，比如氘、氚等 D．氢弹是根据核聚变原理制造的，它的威力比原子弹大得多 【答案】A 【解析】A．核电站的主要设备是核反应堆，目前我国的核反应堆是利用核裂变来发电的，故A错误，符合题意； B．核聚变需要极高的温度下才会发生，因此核聚变也叫热核反应，故B正确，不符合题意； C．核聚变是相对原子质量较小的原子核聚变成质量较大的原子核，同时释放出巨大的能量，比如氘、氚等聚变，故C正确，不符合题意； D．氢弹是根据核聚变原理制造的，原子弹是核裂变原理制造的，氢弹的威力比原子弹大得多，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式3】台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是（　　） A．核电站利用核聚变获得核能 B．发电机是将电能转化为机械能 C．潮汐发电主要是利用水的内能 D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同 【答案】D 【解析】A．现阶段，核电站是利用核裂变释放核能，故A错误； B．发电机是将机械能转化为电能，故B错误； C．潮汐运动是机械能，潮汐发电是将海水的机械能转化为电能，故C错误； D．涨潮和退潮时都是将海水的机械能转化为电能，能量转化形式相同，故D正确。 故选D。 知识点3：放射性 1.放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、钍、镭等元素能够自发的放出穿透力很强的射线。居里夫人把元素具有这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。 2.原子的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么？ α射线：是带正电的高速运动的氦原子核流 β射线：是带负电的高速运动的电子流。 γ射线：是能量很高的电磁波。 α射线穿透能力最弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 放射性现象在工业、农业、医疗领域都有广泛应用。工业上利用放射性来测量物体厚度。农业上利用放射性照射种子，使种子变异，培育新的优良品种；利用放射性还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症。 【例1】位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D．放射性元素放出的射线有射线、射线和射线 【答案】ACD 【解析】A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化，故A正确； B．三澳核电站利用了可控核裂变为电站提供能量，核聚变还未实现可控发电，故B错误； C．核电站周围核辐射在安全范围内，核电站要远离城市，是为了防止核泄漏危害人们健康，故C正确； D．放射性元素衰变时放出的射线有射线、射线和射线，其中射线穿透能力最强，故D正确。 故选ACD。 【变式1】如图表示用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（    ） A．该模型表示的是核聚变 B．不能用该反应获得能量的方式来发电 C．该反应不会产生放射性物质 D．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 【答案】D 【解析】A．根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误； B．可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故B错误； C．发生核反应时会产生反射性物质，该反应肯定会产生放射性物质，故C错误； D．该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故D正确。 故选D。 【变式2】2024年5月25日，我国第三代核电站“华龙一号”示范工程全面建成。关于核能的利用，下列说法正确的是（　　） A．核裂变是化学变化 B．“华龙一号”是利用聚变产生能量 C．核燃料中的铀原子核由大量质子和电子组成 D．核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 【答案】D 【解析】AB．我国已建成可控核裂变反应堆，则“华龙一号”是利用裂变产生能量，核裂变原子发生变化，不是化学变化，故AB错误； C．由于原子核内有质子和中子，所以核燃料中的铀原子核由大量质子和中子组成，故C错误； D．核电站产生的核废料仍具有放射性，为了防止核辐射，一般深埋在人烟稀少的地方，故D正确。 故选D。 【巩固训练】 一、选择题 1．利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是利用核聚变原理工作的 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机将机械能转化为电能 D．核能有放射性风险，所以要禁止使用 【答案】C 【解析】AD．核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，核电站可以为人们提供安全高效的电能，应用得当放射性风险在可控范围内，积极发展可以缓解当前能源危机的影响，后者应用在原子弹中，聚变主要应用在氢弹上，故AD错误； BC．核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故B错误，C正确。 故选C。 2．如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置中发生的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为电能 B．蒸汽轮机：内能转化为机械能 C．发电机：电能转化为机械能 D．电驱动：机械能转化为电能 【答案】B 【解析】A．核反应堆是核能转化为水的内能，故A错误； B．蒸汽轮机是利用高温高压的水蒸气推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B正确； C．发电机是将机械能转化为电能，其工作原理是电磁感应现象，故C错误； D．电驱动器工作时会消耗电能，将电能转化为机械能，故D错误。 故选B。 3．核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。下列说法不正确的是（　　） A．日本福岛核污染水是冷却塔中流出的水 B．核电站核反应堆利用的是A所示的核反应 C．核反应后有核废料，因此它是化学变化 D．根据核电站原理图，能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能 【答案】C 【解析】A．日本福岛核污染水是核反应堆中的冷却水，所以是冷却塔中流出的水，故A正确，不符合题意； B．目前人类运用核裂变技术发电，所以核电站核反应堆利用的是A所示的核裂变反应，故B正确，不符合题意； C．核反应后，原子发生变化，所以不属于化学变化，故C错误，符合题意； D．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的，所以能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．海水中的氘元素通过核聚变的方式释放的能量，相当于地球上所有石油燃烧产生的能量。氘元素中的这种能量形式属于（　　） A．内能 B．化学能 C．电能 D．核能 【答案】D 【解析】将质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是核聚变，释放出的能量属于核能；氘元素通过核聚变的方式释放的能量，氘元素中的这种能量形式属于核能，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 5．2023年12月6日，全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站示范工程在山东正式并网发电；反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料，采用稀有气体氮气进行堆芯冷却和热传导；下列关于高温气冷堆核电站的说法中不正确的是（　　） A．核电站是根据核聚变的原理制成的 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．采用石墨等耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现堆芯熔毁 D．使用氦气为堆芯冷却和进行热传导，可以将核电站建在内陆地区 【答案】A 【解析】A．核电站是在核反应堆放中，利用可控的核裂变来发电的，故A错误，符合题意； B．核电站发电过程中的能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动气轮机转动，把内能又转化为机械能；气轮机再带动发电机发电，得到电能，即核能→内能→机械能→电能，故B正确，不符合题意； C．由于石墨等耐高温材料的熔点高，不容易熔化，所以采用耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现堆芯熔毁，故C正确，不符合题意； D．使用氦气为堆芯冷却和进行热传导，可以减少水的使用，故可以将核电站建在内陆地区，故D正确，不符合题意。 故选A。 6．2022年6月28日，三门核电站二期工程正式开工，标志着台州利用核能进入新阶段，下列说法正确的是（    ） A．核电站反应堆产生的核废料对环境没有污染 B．核电站反应堆中发生的核反应是不可以控制的 C．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核裂变 D．发电过程中能量转化为：核能机械能内能电能 【答案】C 【解析】A．核废料会污染环境，产生核辐射，故A错误； BC．核电站反应堆中发生的核反应是可控制的核裂变，故错误，正确； D．发电过程中能量转化为：核能内能机械能电能，故错误。 故选C。 7．如图表示用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（　　） A．该模型表示的是核聚变 B．该反应不会产生放射性物质 C．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 【答案】C 【解析】A、核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成 2 个新原子核，并释放出巨大能量的现象，该模型表示的是核裂变，错误； B、过程中产生的氪原子具有放射性，错误； C、该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应，正确； D、可以通过核裂变来发电，例如核电站是利用核裂变发电，错误。 故选C。 8．太阳能是地球能量的主要来源，太阳能的实质是（　　） A．原子核聚变产生的核能 B．原子核裂变产生的核能 C．原子核链式反应产生的核能 D．化学反应产生的化学能 【答案】A 【解析】太阳能是地球能量的主要来源，太阳能的实质是原子核聚变产生的核能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 9．2019年8月23日，由俄罗斯建造的世界首座浮动核电站——“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站开赴北极圈，这座海上浮动式核电站发电量达70百万瓦，足够3.5万户家庭使用。下列有关浮动核电站的说法不正确的是（　　） A．能量转化时先将核能转化为化学能 B．获得核能的途径是核裂变 C．发电量达70百万瓦指的是发电功率 D．受到的浮力大小等于它的重力 【答案】A 【解析】A．核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能，故A错误，符合题意； B．核电站中的核反应堆是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。其过程中可控的，因此不是极短时间内释放出大量的能量，故B正确，不符合题意； C．根据题意知道，“这座海上浮动式核电站发电量达70百万瓦”，瓦是功率的单位，即发电量达70百万瓦指的是发电功率，故C正确，不符合题意； D．由浮沉条件知道，这座海上浮动式核电站受到的浮力大小等于它的重力，故D正确，不符合题意。 故选A。 10．关于核电站，小科总结了以下四种说法，其中正确的是（　　） A．核电站是利用氢核的聚变产生的能量来发电的 B．核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放 C．核电站的反应堆中放出的核能可以直接转化为电能 D．核电站产生的废料可以直接排放到大海中 【答案】B 【解析】A．核电站是利用原子核裂变产生的能量来发电的，故A错误； B．核反应堆是控制重核裂变速度，使核能缓慢地平稳地释放出来的装置，故B正确； C．通过核反应堆把核能转化为内能，得到高温的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能，故C错误； D．核电站产生的废料如果直接排放到大海中，会造成核污染，故D错误。 故选B。 11．2021年12月3日，中国南方首个核能供热项目在浙江海盐正式投运。下列相关说法错误的是（　　） A．核电站利用核裂变释放的核能 B．核反应堆将核能转化为内能 C．核反应堆中链式反应是可以控制的 D．核电站产生的核废料对环境没有污染 【答案】D 【解析】AC．核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，所以核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故AC正确，不符合题意； B．核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故B正确，不符合题意。 D．核废料是对环境污染很严重的，故D错误，符合题意。 故选D。 12．核电站利用核能发电，其核心设备是核反应堆。有关核能的利用，下列说法中正确的是（　　） A．核反应堆所用的核燃料是氢的同位素 B．核电站产生的核废料对环境没有污染 C．目前核电站都是通过核裂变来释放核能 D．核反应中发生的链式反应无法控制 【答案】C 【解析】A．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变释放能量的，核反应堆所用的核燃料是铀，故A错误； B．核废料是对环境污染很严重的，故B错误； C．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故C正确； D．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故D错误。 故选C。 13．如图所示是三门核电站的建筑图，下列关于核电站的说法正确的是（ ） A．核电站发电的能量转化形式是核能→内能→机械能→电能 B．核电站的发电原理与太阳的热核反应相同 C．核反应产生的辐射都是有害的 D．核反应都是可以控制的 【答案】A 【解析】A．核电站发电的能量转化形式是核能→内能→机械能→电能，故A正确； B．核电站的发电原理是核裂变，太阳的热核反应是核聚变，故B错误； C．核反应产生的辐射的辐射量达到一定的程度才是有害的，故C错误； D．核裂变是可控的，核聚变是不可控的，故D错误。 二、填空题 14．如图为核聚变的示意图，①②③表示三种原子， “”“”分别表示质子和中子，则图中“”表示的是 。①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的 相同。 【答案】 中子 质子 【解析】[1][2]如图为核聚变的示意图，氘核和氚核发生聚变，生成氦核和一个中子；③原子中白球增加，图中“●”表示的是中子，“O”表示的是质子；①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的质子数相同，即都是1个质子，这是原子分类的依据。 15．三门核电站已实现安全发电1000亿度，减少二氧化碳排放7400多万吨，创造了良好的经济效益和环境效益。 (1)目前，核电站获取核能的途径为重核 。 (2)对于核能发电，存在着以下几种观点，其中支持发展核电的有___________。 A．核能发电存在着核泄漏的安全隐患 B．放射性废料处理不当，会导致环境污染 C．核能发电的原料体积小，能量大，运输方便 D．与传统燃煤发电相比，核能发电产生的二氧化碳更少 【答案】(1)裂变 (2)CD 【解析】（1）核能主要包括核裂变与核聚变，由于核聚变的反应目前还不可控，目前，核电站获取核能的途径为重核裂变； （2）A、核能发电存在着核泄漏的安全隐患，该观点反对发展核电，不符合题意； B、放射性废料处理不当，会导致环境污染，该观点反对发展核电，不符合题意； C、核能发电的原料体积小，能量大，运输方便，该观点支持发展核电，符合题意； D、与传统燃煤发电相比，核能发电产生的二氧化碳更少，该观点支持发展核电，符合题意。 故选CD。 16．如图1所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环” （EAST）实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。 (1)“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核 （选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能。 (2)如图2为核电站发电流程图，核电站发电过程中，能量转化是：核能→ →机械能→电能。 【答案】(1)聚变 (2)内能 【解析】（1）太阳内部发生的是核聚变，“东方超环”的反应原理与太阳内部一样，为核聚变，释放巨大的核能。原子核能又转化为内能。 （2）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的。核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能。 17．核电站利用了 （选填“可控”或不可控”）的核裂变。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核 （选填“裂”或“聚”）变。 【答案】 可控 聚 【解析】[1]核电站利用可控的核裂变来产生能量。核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个较轻的原子核，同时释放出大量的能量。在核电站中，这种裂变过程是可控的，以确保安全和稳定的能量输出。 [2]“东方超环”核反应装置用于研究核聚变，核聚变是指两个轻原子核结合成一个较重的原子核，同时释放出大量的能量；如图所示，氘核和氚核发生反应形成氦核，同时释放出中子和巨大的能量，这种反应叫做核聚变。 18．核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电的。图1是核电站的原理示意图，图2是两种核反应示意图。 （1）核电站核反应堆利用的是 所示的核反应（填“A”或“B”）； （2）其中高温高压的蒸汽推动汽轮机转动的过程，相当于下列冲程中的 。 【答案】 A 甲 【解析】（1）[1]核反应堆是通过可控的核裂变反应释放核能的设备；A是裂变反应，B是聚变反应，故选A。 （2）[2]蒸汽推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，相当于做功冲程。 甲、两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，此冲程内能转化为机械能，符合题意； 丁、两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，不合题意； 乙、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，此冲程无能量转化，不合题意； 丙、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，此冲程无能量转化，不合题意。 故选甲。 18．2017年，我国启动了中国聚变工程实验堆的工程设计。中国聚变工程实验堆按照太阳内部热核聚变的原理，设计建造可控的“人造太阳”造福人类社会。 （1）如图为核聚变示意图的是 （选填“甲”或“乙”）； （2）核电站的建设前期存在很多争议。下列观点中，支持核能发电的是 （多选，填字母）。 A．核能发电无二氧化碳排放，不会加剧地球温室效应 B．核废料中不能被完全用尽的核物质仍具有极强放射性，且残留时间长、毒性剧烈 C．核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍，核电站所使用的燃料体积小 【答案】 甲 AC 【解析】（1）[1]由图可知，图甲为小核聚成大核，为核聚变，图乙为大核分裂成小核。 （2）[2]A．温室效应是由于二氧化碳等温室气体排放过量造成的，核能发电无二氧化碳排放，不会加剧地球温室效应，属于支持的观点，故A符合题意； B．核废料中不能被完全用尽的核物质仍具有极强放射性，且残留时间长、毒性剧毒，属于反对的观点，不是支持核能发电的观点，故B不符合题意； C．核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍，核电站所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，属于支持的观点，故C符合题意。 故选AC。 20．2023年11月3日，已完成由我国启动设计建造可控的“人造太阳”（如图）项目中的全球最大项目磁体支撑产品正式交付。 （1）“人造太阳”获取核能的方式是 。 （2）“人造太阳”加热功率超过，若利用“人造太阳”发电，发电效率为，则每小时发电量达 千瓦时。 【答案】 核聚变 【解析】（1）[1]太阳内部不停的发生着核聚变反应，同时释放出巨大的能量，“人造太阳”获取核能的方式也是核聚变。 （2）[2]若利用“人造太阳”发电，发电效率为，发电的功率为 每小时发电量达 三、解答题 21．《中国核能发展报告2024》蓝皮书显示，2023年年我国核电发电量为4333.71亿千瓦时，位居全球第二，核能作为清洁低碳能源，未来发电占比有望持续提高。 (1)如图甲所示符号表示当心 ； (2)核能的开发利用可以减少二氧化碳气体的排放。下列乙、丙两幅核变化示意图中，能形象描述核电站核能获得方式的是图 。 【答案】(1)辐射 (2)乙 【解析】（1）甲图中的符号表示的是辐射标志，提醒小心辐射。 （2）核电站是利用原子核发生裂变时放出的能量，图乙就表示核裂变的过程，图丙中氚核和氘核聚合成氦核时，释放出一个中子的同时伴随能量的释放，描述的是核聚变时放出能量。 22．2023年4月中国“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造新的世界纪录， (1)其反应原理与太阳类似，是通过核 ，释放巨大的核能，从而获得高温。该反应 （填“是”或“不是”）化学变化。 (2)“人造太阳”加热功率超过瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60％，则每小时发电量达 千瓦时。 【答案】(1) 聚变 不是 (2)解：“人造太阳”每小时发电量=瓦×60%×3600s=2.16×1015J=6×108千瓦时 答：“人造太阳”每小时发电量为6×108千瓦时。 【解析】（1）“人造太阳”原理与太阳类似，是通过核聚变，释放巨大的核能，故填聚变； 核聚变中，原子的种类发生改变，不是化学变化，故填不是。 （2）见答案 23．图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。 (1)太阳辐射的巨大能量来自图甲中 （选填“A”或“B”）所示的核反应； (2)当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）；人们通过电压采样、电流采样来管理光伏电路的工作状态，当断开S1闭合S2时，采样电压为5伏，采样电流为0.6安，则定值电阻R电功率是 瓦。 【答案】(1)B (2) S1 3 【解析】（1）太阳辐射的巨大能量是轻核聚变产生的，图甲中A是重核裂变反应，图甲中B是轻核聚变反应，所以太阳辐射的巨大能量来自图甲中B所示的核聚变反应。 （2）[1]分析图乙中电路图可知，当太阳能电池板只为蓄电池充电时，则太阳能电池板和蓄电池应串联，所以应闭合控制开关S1。 [2]分析图乙中电路图可知，当断开S1，闭合S2时，蓄电池与R串联，电压表测量R两端电压，电流表测量电路中电流，采样电压为5伏，采样电流为0.6安，定值电阻R电功率 P=UI=5V×0.6A=3W / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第7节 核能 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：裂变与聚变 2 知识点2：核能的和平应用--核电站 3 知识点3：放射性 7 【学习目标】 1.了解核裂变和核聚变的区别 2.核电站的发电原理 3.放射性及其利用 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：裂变与聚变 1.核能：原子核是可以转变的。原子核在转变过程中所释放出的能量，核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中释放出的化学能要大得多。 2.原子核的的裂变和聚变是获得核能的两条途经. （1）核裂变：是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核并且释放出巨大能量的现象。例如，用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变变为氦核和钡核，同时向外释放能量，并产生2-3个新的中子。如果产生的中子继续轰击着其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断的发生裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀裂变反应称为链式反应。原子的核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。 （2）核聚变：是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。例如，氚核（核内有一个质子、一个中子的氢核）和氚核（核内有一个质子、两个中子的氢核）在高温下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。 知识点2：核能的和平应用--核电站 （1）核电站：如果能够按需求控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成水蒸气，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。 （2）太阳：太阳巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。人们虽然能够控制核裂变的速度，但还是没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。 【典例1】图甲和图乙是释放核能的两种方式，下列说法正确的是（　　） A．图甲方式表示的是核裂变 B．目前核电站是利用图乙方式发电的 C．图甲方式目前还不能人为控制 D．两种释放核能的方式都不会产生放射性物质 【变式1】利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能 【变式2】2023年8月25日，新一代“人造太阳”——“中国环流三号”取得重大科研进展，是我国核聚变能量开发进程中的重要里程碑。下列关于核聚变的说法错误的是（    ） A．目前我国的核电站是利用核聚变来发电的 B．核聚变的发生需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应 C．核聚变的原料是相对原子质量较小的原子，比如氘、氚等 D．氢弹是根据核聚变原理制造的，它的威力比原子弹大得多 【变式3】台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是（　　） A．核电站利用核聚变获得核能 B．发电机是将电能转化为机械能 C．潮汐发电主要是利用水的内能 D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同 知识点3：放射性 1.放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、钍、镭等元素能够自发的放出穿透力很强的射线。居里夫人把元素具有这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。 2.原子的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么？ α射线：是带正电的高速运动的氦原子核流 β射线：是带负电的高速运动的电子流。 γ射线：是能量很高的电磁波。 α射线穿透能力最弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 放射性现象在工业、农业、医疗领域都有广泛应用。工业上利用放射性来测量物体厚度。农业上利用放射性照射种子，使种子变异，培育新的优良品种；利用放射性还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症。 【例1】位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D.放射性元素放出的射线有射线、射线和射线 【变式1】如图表示用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（    ） A．该模型表示的是核聚变 B．不能用该反应获得能量的方式来发电 C．该反应不会产生放射性物质 D．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 【变式2】2024年5月25日，我国第三代核电站“华龙一号”示范工程全面建成。关于核能的利用，下列说法正确的是（　　） A．核裂变是化学变化 B．“华龙一号”是利用聚变产生能量 C．核燃料中的铀原子核由大量质子和电子组成 D．核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 【巩固训练】 一、选择题 1．利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是利用核聚变原理工作的 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机将机械能转化为电能 D．核能有放射性风险，所以要禁止使用 2．如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置中发生的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为电能 B．蒸汽轮机：内能转化为机械能 C．发电机：电能转化为机械能 D．电驱动：机械能转化为电能 3．核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。下列说法不正确的是（　　） A．日本福岛核污染水是冷却塔中流出的水 B．核电站核反应堆利用的是A所示的核反应 C．核反应后有核废料，因此它是化学变化 D．根据核电站原理图，能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能 4．海水中的氘元素通过核聚变的方式释放的能量，相当于地球上所有石油燃烧产生的能量。氘元素中的这种能量形式属于（　　） A．内能 B．化学能 C．电能 D．核能 5．2023年12月6日，全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站示范工程在山东正式并网发电；反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料，采用稀有气体氮气进行堆芯冷却和热传导；下列关于高温气冷堆核电站的说法中不正确的是（　　） A．核电站是根据核聚变的原理制成的 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．采用石墨等耐高温材料可以使反应堆堆芯不会出现堆芯熔毁 D．使用氦气为堆芯冷却和进行热传导，可以将核电站建在内陆地区 6．2022年6月28日，三门核电站二期工程正式开工，标志着台州利用核能进入新阶段，下列说法正确的是（    ） A．核电站反应堆产生的核废料对环境没有污染 B．核电站反应堆中发生的核反应是不可以控制的 C．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核裂变 D．发电过程中能量转化为：核能机械能内能电能 7．如图表示用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（　　） A．该模型表示的是核聚变 B．该反应不会产生放射性物质 C．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 8．太阳能是地球能量的主要来源，太阳能的实质是（　　） A．原子核聚变产生的核能 B．原子核裂变产生的核能 C．原子核链式反应产生的核能 D．化学反应产生的化学能 9．2019年8月23日，由俄罗斯建造的世界首座浮动核电站——“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站开赴北极圈，这座海上浮动式核电站发电量达70百万瓦，足够3.5万户家庭使用。下列有关浮动核电站的说法不正确的是（　　） A．能量转化时先将核能转化为化学能 B．获得核能的途径是核裂变 C．发电量达70百万瓦指的是发电功率 D．受到的浮力大小等于它的重力 10．关于核电站，小科总结了以下四种说法，其中正确的是（　　） A．核电站是利用氢核的聚变产生的能量来发电的 B．核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放 C．核电站的反应堆中放出的核能可以直接转化为电能 D．核电站产生的废料可以直接排放到大海中 11．2021年12月3日，中国南方首个核能供热项目在浙江海盐正式投运。下列相关说法错误的是（　　） A．核电站利用核裂变释放的核能 B．核反应堆将核能转化为内能 C．核反应堆中链式反应是可以控制的 D．核电站产生的核废料对环境没有污染 12．核电站利用核能发电，其核心设备是核反应堆。有关核能的利用，下列说法中正确的是（　　） A．核反应堆所用的核燃料是氢的同位素 B．核电站产生的核废料对环境没有污染 C．目前核电站都是通过核裂变来释放核能 D．核反应中发生的链式反应无法控制 13．如图所示是三门核电站的建筑图，下列关于核电站的说法正确的是（ ） A．核电站发电的能量转化形式是核能→内能→机械能→电能 B．核电站的发电原理与太阳的热核反应相同 C．核反应产生的辐射都是有害的 D．核反应都是可以控制的 二、填空题 14．如图为核聚变的示意图，①②③表示三种原子， “”“”分别表示质子和中子，则图中“”表示的是 。①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的 相同。 15．三门核电站已实现安全发电1000亿度，减少二氧化碳排放7400多万吨，创造了良好的经济效益和环境效益。 (1)目前，核电站获取核能的途径为重核 。 (2)对于核能发电，存在着以下几种观点，其中支持发展核电的有___________。 A．核能发电存在着核泄漏的安全隐患 B．放射性废料处理不当，会导致环境污染 C．核能发电的原料体积小，能量大，运输方便 D．与传统燃煤发电相比，核能发电产生的二氧化碳更少 16．如图1所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环” （EAST）实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。 (1)“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核 （选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能。 (2)如图2为核电站发电流程图，核电站发电过程中，能量转化是：核能→ →机械能→电能。 17．核电站利用了 （选填“可控”或不可控”）的核裂变。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核 （选填“裂”或“聚”）变。 18．核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电的。图1是核电站的原理示意图，图2是两种核反应示意图。 （1）核电站核反应堆利用的是 所示的核反应（填“A”或“B”）； （2）其中高温高压的蒸汽推动汽轮机转动的过程，相当于下列冲程中的 。 18．2017年，我国启动了中国聚变工程实验堆的工程设计。中国聚变工程实验堆按照太阳内部热核聚变的原理，设计建造可控的“人造太阳”造福人类社会。 （1）如图为核聚变示意图的是 （选填“甲”或“乙”）； （2）核电站的建设前期存在很多争议。下列观点中，支持核能发电的是 （多选，填字母）。 A．核能发电无二氧化碳排放，不会加剧地球温室效应 B．核废料中不能被完全用尽的核物质仍具有极强放射性，且残留时间长、毒性剧烈 C．核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍，核电站所使用的燃料体积小 20．2023年11月3日，已完成由我国启动设计建造可控的“人造太阳”（如图）项目中的全球最大项目磁体支撑产品正式交付。 （1）“人造太阳”获取核能的方式是 。 （2）“人造太阳”加热功率超过，若利用“人造太阳”发电，发电效率为，则每小时发电量达 千瓦时。 三、解答题 21．《中国核能发展报告2024》蓝皮书显示，2023年年我国核电发电量为4333.71亿千瓦时，位居全球第二，核能作为清洁低碳能源，未来发电占比有望持续提高。 (1)如图甲所示符号表示当心 ； (2)核能的开发利用可以减少二氧化碳气体的排放。下列乙、丙两幅核变化示意图中，能形象描述核电站核能获得方式的是图 。 22．2023年4月中国“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造新的世界纪录， (1)其反应原理与太阳类似，是通过核 ，释放巨大的核能，从而获得高温。该反应 （填“是”或“不是”）化学变化。 (2)“人造太阳”加热功率超过瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60％，则每小时发电量达 千瓦时。 23．图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。 (1)太阳辐射的巨大能量来自图甲中 （选填“A”或“B”）所示的核反应； (2)当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）；人们通过电压采样、电流采样来管理光伏电路的工作状态，当断开S1闭合S2时，采样电压为5伏，采样电流为0.6安，则定值电阻R电功率是 瓦。 / 学科网（北京）股份有限公司 $