专题08 核能（暑假预习讲义）新九年级科学新教材浙教版

专题08 核能 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 放射性、三种射线、核裂变、链式反应、核聚变、核电站、能量转化、核废料 1. 掌握放射性、放射性元素、天然放射现象定义，区分三种射线的组成与穿透能力，了解放射线的利弊与防护。 2. 分清裂变、聚变两种释能方式，掌握链式反应特点，区分原子弹、氢弹、太阳的能量来源。 3. 熟知核电站核心设备核反应堆，理清完整能量转化路径，掌握核电站工作流程。 4. 知晓核废料处理方式，了解核电站多层安全防护措施，树立核能安全与可持续能源观念。 5. 能辨析裂变、聚变相关易混知识点，结合人造太阳、华龙一号等实例综合分析。 学习重点：三种放射线特点；核裂变与核聚变区分；核电站能量转化与工作原理。 学习难点：可控和不可控链式反应辨别；裂变聚变对比；核能相关综合辨析。 情｜境｜启｜思 太阳持续亿万年向外释放巨大能量，核电站依靠核能稳定供电，同时放射线可用于医疗探伤，但过量辐射会伤害人体。原子核内部蕴藏巨大能量，获取核能有两种完全不同的途径，射线也有双面作用，我们该如何区分放射性射线，怎样利用原子核释放能量，和平使用核能又有哪些安全保障呢？ 概｜念｜构｜建 1.放射性元素能自发释放三种射线，三者组成、穿透能力差异明显；放射线可用于工业、农业、医疗，过量辐射会损伤生物组织，放射性不受温度、物态影响。 2.核能来自原子核分裂或聚合；重核受中子轰击发生裂变，形成可控链式反应（核电站）或不可控链式反应（原子弹）；轻核超高温下发生聚变，释放更多能量（氢弹、太阳、人造太阳），目前人类无法平稳控制聚变。 3.核电站核心为核反应堆，能量转化顺序：核能→内能→机械能→电能；设有四层安全防护屏障，核废料需深埋地质稳定区域永久储存。 4.裂变与聚变对比：裂变是重核拆分，可控；聚变是轻核聚合，需超高温，现阶段不可控。 深｜研｜精｜炼 知识点01 核裂变与核聚变 1.核能 （1）概念：原子核由质子、中子依靠核力紧密结合；重核分裂、轻核聚合会释放巨大核能，能量远大于化学反应化学能。 （2）获得方式：核裂变、核聚变。 2.核裂变 （1）原理：中子轰击铀 - 235 等重原子核，分裂为两个中等质量原子核，释放能量同时生成新中子。 （2）链式反应：裂变产生的中子持续轰击其他铀核，反应持续扩大。 （3）分类：不加控制链式反应，如原子弹；可控链式反应，如核电站核反应堆。 （4）能量对比：1kg 铀完全裂变释放能量远超两千吨煤完全燃烧放热。 3.核聚变：热核反应 （1）原理：2 个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫作热核反应。氘核（核内有 1 个质子和 1 个中子的氢核）和氚核（核内有 1 个质子和 2 个中子的氢核）在超高温下聚合成新的原子核 —— 氦核，并释放出 1 个中子，同时释放巨大的核能。 （2）特点：同等质量燃料，聚变释放能量远大于裂变。 （3）实例：太阳内部持续发生聚变；氢弹依靠原子弹引爆聚变；人造太阳模拟聚变反应。 （4）局限：现阶段人类无法实现平稳可控核聚变，仅能瞬时引爆。 3.裂变、聚变区分 （1）裂变：重核拆分，链式反应可控，用于核电站、原子弹； （2）聚变：轻核聚合，需超高温，现阶段不可控，用于氢弹、恒星。 【例1】为探索清洁能源，我国“人造太阳”研究获重大进展，其核心原理是利用氢的同位素发生核反应释放巨大能量。下列关于“人造太阳”说法正确的是（　　） A．“人造太阳”的核心原理是核裂变反应 B．核反应不会对环境造成任何影响 C．核能属于可再生能源，可无限开发利用 D．氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同 【答案】D 【解答】解：A、“人造太阳”是利用氢的同位素发生核聚变反应，不是核裂变，故A错误； B、核反应会产生放射性废物，对环境和人体健康有潜在危害，需严格处理，故B错误； C、核能利用的燃料（如氘、氚等）在地球上储量有限，且开采利用过程中有环境影响，不可无限开发利用，故C错误； D、氘和氚都是氢的同位素，它们的原子核内质子数相同，但中子数不同（氘有1个中子，氚有2个中子），因此互为同位素，故D正确； 故选：D。 【即练1】中国工业能力世界领先。前段时间，江南造船厂发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计，该船采用钍﹣232熔盐反应堆作为动力来源。其获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 【答案】D 【解答】解：核反应堆是通过合理布置核燃料，使其发生自持链式核裂变过程来实现核能利用的，因此该船获得核能的途径是核裂变，而不是核聚变，熔盐反应堆的原理：钍﹣232在反应堆中吸收中子后，经过一系列衰变转化为铀﹣233，铀﹣233随后发生裂变释放能量，因此钍﹣232熔盐反应堆的核能来源于重核的裂变过程。 故选：D。 知识点02 核电站 1.装置：核反应堆，实现可控核裂变。 2.工作过程：第一回路中的水被水泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被水泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。 3.能量转化：核能 → 内能（加热水）→ 机械能（汽轮机转动）→ 电能 补充：核电站的四层安全防护屏障 ① 核燃料涂层，阻挡绝大部分放射物； ② 密封耐高温燃料管，包裹少量泄漏射线； ③ 厚合金钢压力容器，隔绝燃料棒泄漏； ④ 坚固密闭安全壳厂房，事故时封闭全部放射物。 4.核废料处理 短期存放于厂区专用仓库，长期运送至人烟稀少、地质稳定、远离水源的地下处置场永久深埋。 安全提示：核泄漏会造成大范围放射性污染，核电站多层防护降低泄漏风险。 【例2】2025年5月，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续稳定输送清洁电能超370亿度。下列有关核电站的描述错误的是（　　） A．能将核能转化为电能 B．核反应堆通过核聚变释放核能 C．产生的核废料具有放射性 D．消耗燃料少，可以大大减少燃料的运输量 【答案】B 【解答】解：A、核电站的核心工作流程就是将核能转化为电能：核反应堆中的核能先转化为水的内能，推动汽轮机转动将内能转化为机械能，最后汽轮机带动发电机将机械能转化为电能，故A正确，不符合题意。 B、核电站的核反应堆是通过核裂变释放核能的，目前人类还无法实现可控核聚变来大规模发电，故B错误，符合题意。 C、核电站产生的核废料中含有未反应完的核燃料和衰变产物，这些物质会持续释放射线，具有很强的放射性，需要进行特殊的密封处理和长期存储，故C正确，不符合题意。 D、核能的能量密度极高，少量的核燃料就能释放出巨大的能量，相比传统的化石能源发电，核电站消耗的燃料量极少，大大减少了燃料的运输量和存储成本，故D正确，不符合题意。 故选：B。 【即练2】2025年，中国新核准的核电项目以自主三代技术“华龙一号”为主力；同时，全球首座商运的第四代高温气冷堆也已投产。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核反应堆内发生核聚变 B．核能释放过程中产生的射线对人体没有影响 C．核反应堆内发生链式反应 D．核电站的能量转化是：核能﹣机械能﹣热能﹣电能 【答案】C 【解答】解：AB．核反应堆内发生的是核裂变，过量的核辐射对人体有伤害，故AB错误； C．核反应堆内发生可控的链式反应，故C正确； D．核电站的能量转化是：核能→内能→机械能→电能，故D错误。 故选：C。 知识点03 放射性与三种放射线 1.放射性：物质自发向外释放射线的性质。 2.放射性元素：铀、镭、钍等具备放射性的元素。 3.天然放射现象：原子核自发释放射线，无需外界条件。 4.特性：元素无论单质、化合物形态均有放射性，放射强弱不受温度、压强影响。 放射线 组成 穿透本领 射线 带正电的高速运动的氦原子核流 最弱，在空气中只能前进几厘米 射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板 射线 高能的电磁波 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 5.放射性的利弊 （1）有利应用：工业金属探伤、测板材厚度；辐射育种、食品杀菌；射线放疗治癌。 （2）危害：大剂量辐射破坏动植物、人体细胞组织，损伤器官。 补充：核裂变、聚变均会产生放射性废弃物，分天然、人工两类放射物质。 【例3】以下对于放射线的说法正确的是（　　） A．放射线无污染，无公害，使用时十分安全简单 B．利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染 C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利，难于利用 D．α射线和β射线是有益的，而γ射线是有害的 【答案】B 【解答】解：A、放射线有污染，有公害，使用时十分注意安全，故A错误；  B、利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染，故B正确；  C、放射线对人畜有伤害，但利大于弊，比如X射线、磁共振都要运用放射线，故C错误；  D、α射线和β射线是有益的，而γ射线也可以利用来制成γ刀进行手术，故D错误。 故选：B。 【即练3】下列可利用放射线完成的是（　　） A．杀菌保鲜 B．使种子变异，培育优良品种 C．胸透检查 D．上述三种都可 【答案】D 【解答】解：放射线可以对食物进行杀菌保鲜，也可以使种子变异，用于培育优良品种，胸透检查也是借助放射线来完成的，因此ABC都能利用放射线来完成，故D正确。 故选：D。 1．位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站，是我国首座自主设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站发生的能量转化过程为：核能→机械能→内能→电能 B．核电站常建在海边，主要是因为水的比热容较大有利于冷却 C．秦山核电站利用核聚变反应为电站提供能量 D．过量的核辐射不会对人体和动物的组织造成损伤 【答案】B 【解答】解：A、核电站发生的能量转化过程为：核能→内能→机械能→电能，故A错误； B、核电站常建在海边，主要是因为水的比热容较大有利于冷却，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，可以吸收更多的热量，故B正确； C、秦山核电站利用核裂变反应为电站提供能量，故C错误； D、过量的核辐射会对人体和动物的组织造成损伤，故D错误。 故选：B。 2．如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为电能 B．热汽轮机：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 【解答】解： 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、发电机的工作原理是电磁感应现象，是将机械能转化为电能，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．如图表示用中子轰击铀﹣235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．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 C．该反应不会产生放射性物质 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 【答案】B 【解答】解：A、该模型表示的是核裂变，故A错误； B、该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确； C、过程中产生的氪原子具有放射性，故C错误； D、可以通过核裂变来发电，例如核电站是利用核裂变发电，故D错误。 故选：B。 4．第122 254次实验！2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，对加快实现聚变发电具有重要意义。“人造太阳”的工作原理是HH→Hen，下列有关说法错误的是（　　） A．H、He的中子数相同 B．HH→Hen属于化学变化 C．HH→Hen会释放出大量的能量 D．核电站的能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能 【答案】B 【解答】解：A．3H的中子数＝3﹣1＝2；4He的中子数＝4﹣2＝2，二者中子数相同，故A正确； B．化学变化的最小微粒是原子，而该反应中原子核发生了变化，属于核反应，并非化学变化，故B错误； C．核聚变反应会释放出大量的能量，这是“人造太阳”的能量来源，故C正确； D．核电站的能量转化顺序为：核能→内能（加热水产生蒸汽）→机械能（蒸汽推动汽轮机）→电能（发电机发电），故D正确； 故选：B。 5．东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下面应用中核能的开发方法与东方超环一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 【答案】A 【解答】解：东方超环是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”，氢弹利用的是核聚变，原子弹、核动力潜艇、核电站都是利用的核裂变。 故选：A。 6．2025年1月，中国“人造太阳”成功实现1亿摄氏度1066秒的运行时间，创造了世界纪录。 （1）如图所示是模拟“人造太阳”装置中氘、氚原子核在超高温下发生的 　核聚变　 （选填“核裂变”或“核聚变”）核反应； （2）“人造太阳”的核反应中，核能主要转化为 　内　 能。 【答案】（1）核聚变； （2）内。 【解答】解：（1）“人造太阳”主要是让氘、氚原子核在超高温下发生核聚变，释放巨大的核能。 （2）核聚变反应中，核能主要转化为内能。 故答案为：（1）核聚变；（2）内。 7．2025年10月1日，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，标志着我国在实现核能发电的道路上又迈出重要一步。 （1）如图为核聚变示意图的是　甲　 （填“甲”或“乙”）。 （2）上图模型中白色“〇”代表　中子　 （填“质子”或“中子”）。 【答案】（1）甲；（2）中子。 【解答】解：（1）氘核和氚核在超高温高压下聚合成氦核的过程叫核聚变，核聚变示意图的是甲，甲示意的是氘核和氚核聚合成氦核的过程。 （2）上图模型中白色“〇”代表中子，黑色的●代表质子，氘核是一个质子和一个中子组成的，氚核是一个质子和两个中子组成的。 故答案为：（1）甲；（2）中子。 8．“轴（元素符号为U）”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U﹣235和U﹣238，其中U﹣235具有放射性。根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的U﹣235为核电站发电用低浓缩轴，U﹣235丰度大于80%的轴为高浓缩轴，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩轴，主要用于制造核武器。仙矿中U﹣235含量极低，只占0.64%，绝大部分是U﹣238，占了99.2%。目前从轴矿中提取U﹣235的主要方法是“气体扩散法”，即让这两种原子处于气体状态，利用U﹣235原子和U﹣238原子运动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U﹣235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海影响，日本福岛第一核电站1至3号机组维芯熔毁。截至目前，已储存了125万吨核污水。丧心病狂的日本政府，不顾国内外反对声浪，在其它手段没有用尽的前提下，坚持决定在2023年夏开启“核废水排海”计划，请根据以上信息分析： （1）U﹣235和U﹣238在原子结构上的主要区别 　中子数不同　 。 （2）用气体扩散法分离U﹣235和U﹣238的方法，属于 　物理变化　 （选填“物理变化”、“化学变化”、“原子核裂变”）。在气体状态时，U﹣235的运动速度 　大于　 AU﹣238（选填“大于”、“等于”或“小于”），你判断的依据是 　微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难　 。 （3）如图是核电站的工作原理图，在机组反应维芯中的锆合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，其反应方程式为：　Zr+2H2O＝ZrO2+2H2 。核电站在发电的过程中，能量的转化过程为 　B　 。 A.核能→机械能→内能→电能 B.核能→内能→机械能→电能 C.核能→电能→内能→机械能 D.核能→电能→机械能→内能 （4）福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘﹣131和铯﹣137，一旦排放后，在海洋环境中，放射性物质会通过 　食物链　 最终进入人体，在人体内富集。并对人体基因造成损害。这种类型的伤害 　会　 遗传给下一代（选填“会”或“不会”）。 【答案】（1）中子数不同； （2）物理变化；大于；微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难； （3）Zr+2H2O＝ZrO2+2H2；B； （4）食物链；会。 【解答】解：（1）元素符号左上角数字为质量数，左下角数字为质子数，中子数＝质量数﹣质子数，因此U﹣235和U﹣238同位素的中子数不同； （2）气体扩散法分离U﹣235和U﹣238的方法属于物理变化，质量小的速度大，故在气体状态时，U﹣235的运动速度大于AU﹣238；判断的依据是微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难； （3）Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，根据反应前后元素种类不变及原子数目不变可知，该可燃性气体为氢气，反应的方程式为：Zr+2H2O＝ZrO2+2H2；能量转化过程为核能→内能→机械能→电能，故选B； （4）海洋环境中，放射性物质会通过食物链进入人体，这种类型的伤害会遗传给下一代。 故答案为： （1）中子数不同； （2）物理变化；大于；微粒质量越大，惯性越大，其运动状态改变越困难； （3）Zr+2H2O＝ZrO2+2H2；B； （4）食物链；会。 9.阅读下列科技资料，回答问题： 资料1：2025年1月20日，中国科学院的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了在1亿摄氏度以上温度下，实现稳态高约束等离子体运行千秒量级的世界纪录，为未来“人造太阳”的能源应用奠定了重要基础。 资料2：2026年1月1日，我国“华龙一号”漳州核电一期工程全面建成投产。该核电站单台机组年发电量可达100亿度，可减少二氧化碳排放约816万吨，相当于每年减少标准煤消耗超300万吨。 （1）全超导托卡马克实验装置中发生的核聚变　不是　 （选填“是”或“不是”）化学变化。 （2）“华龙一号”漳州核电站是通过　核裂变　 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放核能的。 （3）下列关于核能利用的说法中，正确的是　A　 。 A.目前核电站的能量转化过程可概括为：核能→内能→机械能→电能 B.目前我国消耗的电能，绝大多数来自核能发电 C.受控核聚变技术已完全成器，可立即进行大规模商业发电 D.核裂变和核聚变在应用过程中都须采取严密措施，防止放射性物质泄漏 【答案】（1）不是； （2）核裂变； （3）A。 【解答】解：（1）化学变化的本质是原子重新组合，但原子核不会发生改变；核聚变是原子核发生融合的过程，属于核变化，不是化学变化； （2）目前商业运行的核电站，都是通过核裂变（铀等重原子核分裂）释放核能的；核聚变仍处于实验阶段； （3）A.核电站的能量转化过程是：核能→内能（加热水产生蒸汽）→机械能（蒸汽推动汽轮机）→电能，正确； B.目前我国消耗的电能，绝大多数来自火力发电，不是核能，错误； C.受控核聚变技术尚未完全成熟，还不能大规模商业发电，错误； D.核裂变会产生放射性物质，需要严密防护；核聚变的产物通常没有放射性，错误； 故答案为：A。 故答案为： （1）不是； （2）核裂变； （3）A。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 核能 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 放射性、三种射线、核裂变、链式反应、核聚变、核电站、能量转化、核废料 1. 掌握放射性、放射性元素、天然放射现象定义，区分三种射线的组成与穿透能力，了解放射线的利弊与防护。 2. 分清裂变、聚变两种释能方式，掌握链式反应特点，区分原子弹、氢弹、太阳的能量来源。 3. 熟知核电站核心设备核反应堆，理清完整能量转化路径，掌握核电站工作流程。 4. 知晓核废料处理方式，了解核电站多层安全防护措施，树立核能安全与可持续能源观念。 5. 能辨析裂变、聚变相关易混知识点，结合人造太阳、华龙一号等实例综合分析。 学习重点：三种放射线特点；核裂变与核聚变区分；核电站能量转化与工作原理。 学习难点：可控和不可控链式反应辨别；裂变聚变对比；核能相关综合辨析。 情｜境｜启｜思 太阳持续亿万年向外释放巨大能量，核电站依靠核能稳定供电，同时放射线可用于医疗探伤，但过量辐射会伤害人体。原子核内部蕴藏巨大能量，获取核能有两种完全不同的途径，射线也有双面作用，我们该如何区分放射性射线，怎样利用原子核释放能量，和平使用核能又有哪些安全保障呢？ 概｜念｜构｜建 1.放射性元素能自发释放三种射线，三者组成、穿透能力差异明显；放射线可用于工业、农业、医疗，过量辐射会损伤生物组织，放射性不受温度、物态影响。 2.核能来自原子核分裂或聚合；重核受中子轰击发生裂变，形成可控链式反应（核电站）或不可控链式反应（原子弹）；轻核超高温下发生聚变，释放更多能量（氢弹、太阳、人造太阳），目前人类无法平稳控制聚变。 3.核电站核心为核反应堆，能量转化顺序：核能→内能→机械能→电能；设有四层安全防护屏障，核废料需深埋地质稳定区域永久储存。 4.裂变与聚变对比：裂变是重核拆分，可控；聚变是轻核聚合，需超高温，现阶段不可控。 深｜研｜精｜炼 知识点01 核裂变与核聚变 1.核能 （1）概念：原子核由质子、中子依靠核力紧密结合；重核分裂、轻核聚合会释放巨大核能，能量远大于化学反应化学能。 （2）获得方式：核裂变、核聚变。 2.核裂变 （1）原理：中子轰击铀 - 235 等重原子核，分裂为两个中等质量原子核，释放能量同时生成新中子。 （2）链式反应：裂变产生的中子持续轰击其他铀核，反应持续扩大。 （3）分类：不加控制链式反应，如原子弹；可控链式反应，如核电站核反应堆。 （4）能量对比：1kg 铀完全裂变释放能量远超两千吨煤完全燃烧放热。 3.核聚变：热核反应 （1）原理：2 个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫作热核反应。氘核（核内有 1 个质子和 1 个中子的氢核）和氚核（核内有 1 个质子和 2 个中子的氢核）在超高温下聚合成新的原子核 —— 氦核，并释放出 1 个中子，同时释放巨大的核能。 （2）特点：同等质量燃料，聚变释放能量远大于裂变。 （3）实例：太阳内部持续发生聚变；氢弹依靠原子弹引爆聚变；人造太阳模拟聚变反应。 （4）局限：现阶段人类无法实现平稳可控核聚变，仅能瞬时引爆。 3.裂变、聚变区分 （1）裂变：重核拆分，链式反应可控，用于核电站、原子弹； （2）聚变：轻核聚合，需超高温，现阶段不可控，用于氢弹、恒星。 【例1】为探索清洁能源，我国“人造太阳”研究获重大进展，其核心原理是利用氢的同位素发生核反应释放巨大能量。下列关于“人造太阳”说法正确的是（　　） A．“人造太阳”的核心原理是核裂变反应 B．核反应不会对环境造成任何影响 C．核能属于可再生能源，可无限开发利用 D．氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同 【即练1】中国工业能力世界领先。前段时间，江南造船厂发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计，该船采用钍﹣232熔盐反应堆作为动力来源。其获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 知识点02 核电站 1.装置：核反应堆，实现可控核裂变。 2.工作过程：第一回路中的水被水泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被水泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。 3.能量转化：核能 → 内能（加热水）→ 机械能（汽轮机转动）→ 电能 补充：核电站的四层安全防护屏障 ① 核燃料涂层，阻挡绝大部分放射物； ② 密封耐高温燃料管，包裹少量泄漏射线； ③ 厚合金钢压力容器，隔绝燃料棒泄漏； ④ 坚固密闭安全壳厂房，事故时封闭全部放射物。 4.核废料处理 短期存放于厂区专用仓库，长期运送至人烟稀少、地质稳定、远离水源的地下处置场永久深埋。 安全提示：核泄漏会造成大范围放射性污染，核电站多层防护降低泄漏风险。 【例2】2025年5月，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续稳定输送清洁电能超370亿度。下列有关核电站的描述错误的是（　　） A．能将核能转化为电能 B．核反应堆通过核聚变释放核能 C．产生的核废料具有放射性 D．消耗燃料少，可以大大减少燃料的运输量 【即练2】2025年，中国新核准的核电项目以自主三代技术“华龙一号”为主力；同时，全球首座商运的第四代高温气冷堆也已投产。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核反应堆内发生核聚变 B．核能释放过程中产生的射线对人体没有影响 C．核反应堆内发生链式反应 D．核电站的能量转化是：核能﹣机械能﹣热能﹣电能 知识点03 放射性与三种放射线 1.放射性：物质自发向外释放射线的性质。 2.放射性元素：铀、镭、钍等具备放射性的元素。 3.天然放射现象：原子核自发释放射线，无需外界条件。 4.特性：元素无论单质、化合物形态均有放射性，放射强弱不受温度、压强影响。 放射线 组成 穿透本领 射线 带正电的高速运动的氦原子核流 最弱，在空气中只能前进几厘米 射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板 射线 高能的电磁波 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 5.放射性的利弊 （1）有利应用：工业金属探伤、测板材厚度；辐射育种、食品杀菌；射线放疗治癌。 （2）危害：大剂量辐射破坏动植物、人体细胞组织，损伤器官。 补充：核裂变、聚变均会产生放射性废弃物，分天然、人工两类放射物质。 【例3】以下对于放射线的说法正确的是（　　） A．放射线无污染，无公害，使用时十分安全简单 B．利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染 C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利，难于利用 D．α射线和β射线是有益的，而γ射线是有害的 【即练3】下列可利用放射线完成的是（　　） A．杀菌保鲜 B．使种子变异，培育优良品种 C．胸透检查 D．上述三种都可 1．位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站，是我国首座自主设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站发生的能量转化过程为：核能→机械能→内能→电能 B．核电站常建在海边，主要是因为水的比热容较大有利于冷却 C．秦山核电站利用核聚变反应为电站提供能量 D．过量的核辐射不会对人体和动物的组织造成损伤 2．如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为电能 B．热汽轮机：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．如图表示用中子轰击铀﹣235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．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 C．该反应不会产生放射性物质 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 4．第122 254次实验！2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，对加快实现聚变发电具有重要意义。“人造太阳”的工作原理是HH→Hen，下列有关说法错误的是（　　） A．H、He的中子数相同 B．HH→Hen属于化学变化 C．HH→Hen会释放出大量的能量 D．核电站的能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能 5．东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下面应用中核能的开发方法与东方超环一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 6．2025年1月，中国“人造太阳”成功实现1亿摄氏度1066秒的运行时间，创造了世界纪录。 （1）如图所示是模拟“人造太阳”装置中氘、氚原子核在超高温下发生的 （选填“核裂变”或“核聚变”）核反应； （2）“人造太阳”的核反应中，核能主要转化为 能。 7．2025年10月1日，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，标志着我国在实现核能发电的道路上又迈出重要一步。 （1）如图为核聚变示意图的是 （填“甲”或“乙”）。 （2）上图模型中白色“〇”代表 （填“质子”或“中子”）。 8．“轴（元素符号为U）”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U﹣235和U﹣238，其中U﹣235具有放射性。根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的U﹣235为核电站发电用低浓缩轴，U﹣235丰度大于80%的轴为高浓缩轴，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩轴，主要用于制造核武器。仙矿中U﹣235含量极低，只占0.64%，绝大部分是U﹣238，占了99.2%。目前从轴矿中提取U﹣235的主要方法是“气体扩散法”，即让这两种原子处于气体状态，利用U﹣235原子和U﹣238原子运动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U﹣235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海影响，日本福岛第一核电站1至3号机组维芯熔毁。截至目前，已储存了125万吨核污水。丧心病狂的日本政府，不顾国内外反对声浪，在其它手段没有用尽的前提下，坚持决定在2023年夏开启“核废水排海”计划，请根据以上信息分析： （1）U﹣235和U﹣238在原子结构上的主要区别 。 （2）用气体扩散法分离U﹣235和U﹣238的方法，属于 （选填“物理变化”、“化学变化”、“原子核裂变”）。在气体状态时，U﹣235的运动速度 AU﹣238（选填“大于”、“等于”或“小于”），你判断的依据是 。 （3）如图是核电站的工作原理图，在机组反应维芯中的锆合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，其反应方程式为： 。核电站在发电的过程中，能量的转化过程为 。 A.核能→机械能→内能→电能 B.核能→内能→机械能→电能 C.核能→电能→内能→机械能 D.核能→电能→机械能→内能 （4）福岛核电站的废水中含有大量的放射性碘﹣131和铯﹣137，一旦排放后，在海洋环境中，放射性物质会通过 最终进入人体，在人体内富集。并对人体基因造成损害。这种类型的伤害 遗传给下一代（选填“会”或“不会”）。 9.阅读下列科技资料，回答问题： 资料1：2025年1月20日，中国科学院的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了在1亿摄氏度以上温度下，实现稳态高约束等离子体运行千秒量级的世界纪录，为未来“人造太阳”的能源应用奠定了重要基础。 资料2：2026年1月1日，我国“华龙一号”漳州核电一期工程全面建成投产。该核电站单台机组年发电量可达100亿度，可减少二氧化碳排放约816万吨，相当于每年减少标准煤消耗超300万吨。 （1）全超导托卡马克实验装置中发生的核聚变 （选填“是”或“不是”）化学变化。 （2）“华龙一号”漳州核电站是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放核能的。 （3）下列关于核能利用的说法中，正确的是 。 A.目前核电站的能量转化过程可概括为：核能→内能→机械能→电能 B.目前我国消耗的电能，绝大多数来自核能发电 C.受控核聚变技术已完全成器，可立即进行大规模商业发电 D.核裂变和核聚变在应用过程中都须采取严密措施，防止放射性物质泄漏 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $