2022-2023年度 名師 《核能》備課素材

PAGE11第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第2節(jié)核能

方式一【問題導入】師：同學們，你們知道廣島嗎1945年8月6日，美國向日本廣島投下第一顆原子彈，該城大部分被摧毀。據(jù)日本有關部門統(tǒng)計，因廣島原子彈轟炸而死去的人已達22萬多。

過渡語：你知道為什么原子彈的威力這么大嗎你想知道它的原理嗎學習了本節(jié)知識后你就會明白了。方式二【情景導入】師：為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國科技工作者自力更生、發(fā)奮圖強，從1961年起自己進行核武器的研制，在黨中央的親切關懷下，全國一盤棋，用了短短4年時間就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆原子彈。多媒體播放視頻：我國第一顆原子彈爆炸的實況。多媒體播放視頻：我國第一顆氫彈試爆實況。師：這是我國第一顆原子彈爆炸的實況，其威力超過了第二次世界大戰(zhàn)期間美國在日本廣島上空爆炸的原子彈。緊接著于1967年6月17日我國又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其他國家要十幾年或幾十年才能完成的工作。過渡語：我們都知道原子彈和氫彈都屬于核武器，它們威力巨大，它們是怎樣利用核能的呢學習本節(jié)知識后我們就可以解答這些問題。

1核能及其利用（1）核裂變：重原子核分裂成較輕的原子核，叫做裂變。用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時還會產(chǎn)生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是鏈式反應，如圖22-2-1所示。

2）核聚變：輕原子核結合成較重的原子核，叫做聚變。（3）核能：原子核發(fā)生裂變和聚變都會釋放巨大的能量，這就是核能。

（4）核反應堆能夠控制鏈式反應的速度，使其緩慢、平穩(wěn)地釋放核能。利用核反應堆工作時釋放的能量使水汽化，推動蒸汽輪機發(fā)電，這就是核電站發(fā)電原理。核電站是和平利用核能的典范。對裂變的鏈式反應不加控制，在極短的時間內就會釋放出巨大的核能，發(fā)生猛烈爆炸，原子彈就是根據(jù)這個原理制成的。（5）聚變反應要求一開始就要有很高的溫度，因此聚變反應又叫熱核反應。氫彈就是根據(jù)輕核聚變的原理制成的，氫彈是一種比原子彈威力更為巨大的核武器。到目前為止人類還不能控制核聚變緩慢地釋放能量。［溫馨提示］（1）現(xiàn)在的核電站都是利用核裂變的可控鏈式反應來發(fā)電的，核電站發(fā)電的能量轉化過程是：核能→水和蒸汽的內能→發(fā)電機轉子的機械能→電能（2）核能發(fā)電的優(yōu)點：節(jié)省了大量常規(guī)能源，而且用料省，運輸方便；核能發(fā)電不產(chǎn)生煤燃燒放出的大量硫化物、碳氫化合物、煙塵等污染物，不會對大氣形成污染。2裂變與聚變講解素材在講解“裂變”與“聚變”內容時，可分別適時插播我國第一顆原子彈和氫彈爆炸的視頻片段。（見所附視頻文件）

［中考解讀］本節(jié)內容中，核能及其利用是中考的熱點，如鏈式反應、裂變與聚變等，原子核結構則是中考的常考點，中考中多以選擇題、填空題的形式進行考查。［考點對接］裂變和聚變

例1［蕪湖中考］關于核能的獲得，下列說法中正確的是（）A核反應堆是原子核裂變時，在極短時間內釋放出大量核能的裝置B氫彈是利用核裂變的原理制成的C核電站是使核能轉化為內能再通過汽輪發(fā)電機轉化為電能的裝置D目前，在核電站的反應堆中發(fā)生的是可控制的核聚變［答案］C例2［東營中考］核電站發(fā)電流程如圖22-2-3所示，在核電站的發(fā)電過程中，下列所述能量轉化順序正確的是（）

A核能→化學能→內能→電能B核能→化學能→機械能→電能C核能→內能→機械能→電能D核能→機械能→內能→電能

［答案］C

材料一——核聚變和核裂變有什么區(qū)別裂，即分裂，是一個變多個；而聚，即聚集，是多個變一個。對于核裂變和核聚變，其本質是一樣的，都是在轉換的過程中損失了質量，變成了能量。對于當前的應用來講，核聚變一般是指氘和氚聚變成氦的過程，核裂變有釷鈾233、鈾235、钚239等的裂變。從控制的角度來講，二者的區(qū)別是，裂變容易控制和引發(fā)，只需控制中子流的密度，而聚變不容易控制,需要上億度的高溫，但聚變卻是宇宙中最常見的核反應。從環(huán)境的角度來講，二者的區(qū)別是，裂變更加污染環(huán)境，而聚變相比就要好很多。無論是從控制還是從環(huán)境的角度來區(qū)分，都不能說明這兩類反應的本質區(qū)別，而只是不同原料和方式的區(qū)別。我們將來也有可能會發(fā)現(xiàn)更容易控制的聚變方式和原料或裂變方式和原料，而且沒有污染，比如說正反物質的湮滅。核裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。只有一些質量非常大的原子核，像釷90釷232、鈾92鈾238等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個中子以后會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核，同時放出兩個到三個中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變……使裂變過程持續(xù)進行下去，這種過程稱做鏈式反應。原子核在發(fā)生核裂變時，釋放出巨大的能量稱為原子核能，俗稱原子能。1g鈾235完全發(fā)生核裂變后放出的能量相當于燃燒煤所產(chǎn)生的能量。核聚變的過程與核裂變相反，是幾個原子核聚合成一個原子核的過程。只有較輕的原子核才能發(fā)生核聚變，比如氫的同位素氘、氚等。核聚變也會放出巨大的能量，而且比核裂變放出的能量更大。太陽內部連續(xù)進行著氫聚變成氦2和氦4的過程，太陽的光和熱就是由核聚變產(chǎn)生的。比原子彈威力更大的核武器氫彈，就是利用核聚變來發(fā)揮作用的。材料二——氫彈

氫彈的殺傷力巨大，不僅爆炸時會產(chǎn)生巨大的熱量，而且還會釋放出各種射線。三相彈是目前裝備得最多的一種氫彈，它的特點是威力和比威力都比較大。在其三相彈的總威力中，裂變當量所占的份額相當高。一枚威力為幾百萬噸TNT當量的三相彈，裂變份額一般在50%左右，放射性沾染較嚴重，所以有時也稱之為“臟彈”。氫彈的運載工具一般是導彈或飛機。為使武器系統(tǒng)具有良好的作戰(zhàn)性能，要求氫彈自身的體積小、重量輕、威力大。因此，比威力的大小是氫彈技術水平高低的重要性志。當基本結構相同時，氫彈的比威力隨其重量的增加而增加。二十世紀六十年代中期，大型氫彈的比威力已達到了很高的水平。小型氫彈則經(jīng)過了六十年代和七十年代的發(fā)展，比威力也有較大幅度的提高。

第1、2節(jié)1．碳是廢氣的一個重要指標，碳的耗用量被稱為“碳足跡”，一般情況下，排放的二氧化碳越多，碳足跡就越大．碳足跡的計算包括一切用于電力、建設、運輸?shù)确矫娴哪茉匆约拔覀兯褂玫南钠罚韵伦龇梢詼p小“碳足跡”的是（）大量使用煤、石油等燃料以私家車出行代替公共交通工具2．我國南海海底蘊藏著大量的“可燃冰”，它是天然氣和水在低溫高壓下形成的固態(tài)物質，因外形晶瑩剔透，酷似冰塊卻能燃燒而得名，是一種燃燒值高、清潔無污染的新型能源．下列說法正確的是（）

A．可燃冰是可再生能源B．可燃冰的能量來自億年前的太陽能C．可燃冰是核聚變反應生成的D．可燃冰燃燒時核能轉化為內能3．“研究能源利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”已成為21世紀世界各國共同的任務．能源按不同的分類方式可進行不同分類，下列四組能源中，能歸入如圖所示陰影部分的一組是（）

A．煤炭、地熱能、沼氣B．太陽能、風能、海洋能C．水能、木柴、天然氣D．石油、海洋能、核能【新聞再播】2022年3月11日，日本當?shù)貢r間14時46分，日本東北部海域發(fā)生里氏級地震并引發(fā)海嘯，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失．地震震中位于宮城縣以東太平洋海域，震源深度20m，東京有強烈震感．地震引發(fā)的海嘯影響到太平洋沿岸的大部分地區(qū)．4月1日，日本內閣會議決定將此次地震稱為“東日本大地震”．受東日本大地震影響，福島第一核電站損毀極為嚴重，1～4號機組發(fā)生核泄漏事故，大量放射性物質泄漏到外部，日本內閣官房長官枝野幸男宣布第一核電站的1～6號機組將全部永久廢棄．聯(lián)合國核監(jiān)督機構、國際原子能機構IAEA干事長天野之彌表示日本福島核電站的情勢發(fā)展“非常嚴重”．法國法核安全局先前已將日本福島核泄漏列為六級，2022年4月12日，日本原子能安全保安院根據(jù)國際核事件分級表將福島核事故定為最高級7級．

【拓展創(chuàng)新】（1）核電站是利用能來發(fā)電的，目前核電站利用的核反應是（選填“裂變”或“聚變”）．（2）福島核事故達到了七級，請你說出兩點核輻射造成的危害：①；②．

第1、2節(jié)1．A解析：大量使用煤、石油等燃料，將生活垃圾進行焚燒處理，以私家車出行代替公共交通工具都產(chǎn)生大量的碳，減少一次性筷子的使用可以減少木材的砍伐，也就可以減少“碳足跡”．2．B解析：“可燃冰”屬于一次能源，還屬于不可再生能源，故A錯誤；人們常說，太陽是人類的“能源之母”，地球上很多能量都來自于太陽能，B正確；可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”，故C錯誤