第十七章 能源與可持續(xù)發(fā)展 第二節(jié) 核能

第十七章能源與可持續(xù)發(fā)展第二節(jié)核能第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四二、獲得核能的途徑（2）聚變一、核能

原子核是可以改變的，且在分裂和聚合過程中還會(huì)釋放出巨大的能量，這種能量叫做核能.（1）裂變（原子核能）第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四二、獲得核能的途徑（2）聚變一、核能

原子核是可以改變的，且在有些改變的過程中還會(huì)釋放出巨大的能量，這種能量叫做核能.（1）裂變不受控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈氫彈受控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)核電站第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四二、獲得核能的途徑（2）聚變一、核能

原子核是可以改變的，且在有些改變的過程中還會(huì)釋放出巨大的能量，這種能量叫做核能.（1）裂變不受控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈氫彈受控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)核電站第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四(1)裂變科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)用中子轟擊鈾235時(shí)，鈾核會(huì)分裂成大小差不多的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變.1kg鈾中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的能量大約相當(dāng)于2500t的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所放出能量.裂變第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四裂變重核裂變質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個(gè)質(zhì)量相近的新核，并釋放出能量的過程。原子彈――根據(jù)核裂變的原理制成。屬于不受控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果！第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四鈾核裂變的時(shí)候要放出一些中子，這些中子又可引起其它的鈾235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的。1千克的鈾全部裂變釋放出2500噸的煤完全燃燒釋放的能量。200輛1千克第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四

用中子轟擊鈾核，使鈾核發(fā)生裂變，放出能量.鈾核分裂時(shí)，還同時(shí)放出2～3個(gè)中子，又可以轟擊其它鈾核，使它們也發(fā)生裂變.這些鈾核分裂時(shí)，同樣放出中子，從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變.于是裂變反應(yīng)便會(huì)鏈鎖式地自行持續(xù)下去.這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng).

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核能的釋放——原子彈爆炸如果對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短時(shí)間（約百萬分之幾秒）會(huì)釋放出大量核能，發(fā)生猛烈爆炸，原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的.第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四原子彈爆炸被原子彈毀壞的建筑物設(shè)疑：

核能巨大，難道只能用于戰(zhàn)爭(zhēng)嗎?如何才能有效地控制核能的釋放？原子彈爆炸核彈頭第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核反應(yīng)堆為便于和平利用核能，必須控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核能緩慢而又平穩(wěn)地釋放出來.為此，人們制成了一種專門裝置——核反應(yīng)堆.核反應(yīng)堆能緩慢、平穩(wěn)地釋放核能.第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用：核電站：是利用可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放出能量發(fā)電。核心設(shè)備是反應(yīng)堆。第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四使原子核的裂變?cè)诳煽刂频臈l件下緩慢進(jìn)行，釋放的核能就可有效地利用。第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核能的和平利用――核電站思考：在電站工作過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？核能內(nèi)能機(jī)械能電能第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四田灣核電站秦山核電站嶺奧核電站大亞灣核電站第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四湖北咸寧大畈核電站7月動(dòng)工為我國(guó)首座內(nèi)陸核電站效果圖第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核動(dòng)力潛艇核動(dòng)力巡洋艦核動(dòng)力航母使原子核的裂變?cè)诳煽刂频臈l件下緩慢進(jìn)行第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四（2）聚變科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，某些質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核時(shí)，也能釋放出核能，這種現(xiàn)象叫做核聚變，簡(jiǎn)稱聚變.聚變是獲得大量核能的另一重要途徑.前面講過，原子彈是利用重核裂變現(xiàn)象制成的.而另一種威力更大的核武器——?dú)鋸?，則是利用輕核聚變現(xiàn)象制成的.第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四聚變又叫熱核反應(yīng)一個(gè)氘核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成，一個(gè)氚核由一個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成，它們發(fā)生聚變反應(yīng)結(jié)合成由二個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成的氦核時(shí)，要放出一個(gè)中子，并釋放出核能.一定質(zhì)量的氘核和氚核聚變時(shí)放出的能量要比等量的鈾核裂變時(shí)放出的能量大幾倍.聚變需要在幾百萬攝氏度的高溫下才能發(fā)生，因此聚變又叫熱核反應(yīng).第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四輕核聚變 2個(gè)質(zhì)量較小的原子核在高溫高壓條件下聚合成質(zhì)量較大的新核，同時(shí)釋放出能量的過程。第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四氫彈――根據(jù)核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四１１９６４年10月16日15時(shí)（北京時(shí)間），中國(guó)第一顆原子彈在新疆羅布泊爆炸成功，中國(guó)從此成為核俱樂部的第五個(gè)成員。

196７年

6月17日，中國(guó)第一顆氫彈爆炸成功。

第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四自然界中的熱核反應(yīng)自然界中，太陽內(nèi)部的溫度高達(dá)攝氏1千萬度以上，在那里就進(jìn)行著大規(guī)模的聚變反應(yīng).太陽輻射出的光和熱，正是由聚變反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)化而來的.可以說，地球上的人類每天都享用著聚變釋放出的能量.第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四自然界中，太陽內(nèi)部的溫度高達(dá)攝氏1千萬度以上，在那里就進(jìn)行著大規(guī)模的聚變反應(yīng).太陽輻射出的光和熱，正是由聚變反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)化而來的.可以說，地球上的人類每天都享用著聚變釋放出的能量.第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四

國(guó)際熱核計(jì)劃

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（簡(jiǎn)稱國(guó)際熱核計(jì)劃，英文縮寫為ITER）早在1985年就由原蘇聯(lián)在美蘇日內(nèi)瓦峰會(huì)上提出，1986年開始設(shè)計(jì)和籌建，1998年基本完成前期工作。國(guó)際熱核計(jì)劃將歷時(shí)35年，總投資額將超過100億美元。目前，該計(jì)劃共有7方參與，分別是歐盟、中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、俄羅斯和印度。歐盟承擔(dān)40％的研發(fā)費(fèi)用，其他6方各承擔(dān)10％

該計(jì)劃是為驗(yàn)證全尺寸可控核聚變技術(shù)的可行性而設(shè)計(jì)的，其原理類似太陽發(fā)光發(fā)熱，即在上億攝氏度的高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚的聚變反應(yīng)釋放出核能。核聚變使用的氘、氚可從海水中提取，而且不產(chǎn)生溫室氣體及高放射性核廢料，因此被認(rèn)為是未來人類能源的希望所在。

與目前的核電站不同，聚變反應(yīng)堆從本質(zhì)上講不會(huì)發(fā)生泄漏，所以國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆和下一代核聚變反應(yīng)堆不會(huì)發(fā)生重大事故。另外，它也不對(duì)環(huán)境和周圍居民構(gòu)成威脅。

第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核聚變發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：

１．能量巨大

２．資源豐富

３．成本低謙４．安全清潔無染污目前輕核聚變不可控制第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核地獄——切爾諾貝利核電站第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四核泄露的結(jié)果——老鼠大如貓第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四

１．為防止放射性灰塵沉降時(shí)隨呼吸道吸入人體內(nèi)和降落到皮膚上，污染區(qū)的人要及時(shí)戴好防毒面具或口罩。也可用濕毛巾捂住口鼻，扎好褲口、袖口、領(lǐng)口，用雨衣、塑料布及床單等就便物品把暴露皮膚遮蓋起來，轉(zhuǎn)入安全地帶。

防核幅射：2．處于放射性物質(zhì)沉降地區(qū)，應(yīng)關(guān)閉門窗，防止放射性灰塵進(jìn)入室內(nèi)，盡量減少室外活動(dòng)，這樣可以減輕核輻射傷害。第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四一、核能－－－原子核發(fā)生改變所產(chǎn)生的能量獲得核能有兩種途徑1、裂變2、聚變－質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個(gè)新原子核，并釋放能量的過程是使２個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成較大的新核，并釋放能量的過程例：原子彈例：氫彈

太陽－－鏈?zhǔn)椒磻?yīng)－－熱核反應(yīng)3、聚變威力更大第33頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四練一練:1．核能是

，它的獲取途徑有兩條，即

和

。原子核分裂或者聚合時(shí)釋放的能量

核裂變核聚變2．核電站是利用