22.2核能++-2024-2025學(xué)年人教版物理九年級(jí)上學(xué)期

第2節(jié)

核能第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解核能、裂變、聚變，知道核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。?2.初步認(rèn)識(shí)科學(xué)及相關(guān)技術(shù)對(duì)于人類(lèi)生活的影響有兩面性。觀察與思考1945年8月6日，美國(guó)向日本廣島投下第一顆原子彈，該城大部分被摧毀……氫彈的威力比原子彈更強(qiáng)大……原子彈和氫彈的巨大能量是怎樣產(chǎn)生的？它們的原理是什么呢？一、核能原子核（正）核外電子（負(fù)）質(zhì)子（正）中子（不帶電）質(zhì)子中子電子原子核10-14~10-15m約10-10m質(zhì)子的質(zhì)量約是電子的1836倍質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相同質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。原子核是非常牢固的核能：當(dāng)原子核發(fā)生分裂或相互結(jié)合時(shí)釋放出的能量。重核發(fā)生裂變輕核發(fā)生聚變質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。核裂變核聚變釋放核能的方式二、裂變鈾礦石科學(xué)們找到了適合發(fā)生裂變的重核——鈾235原子核。1934—1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其裂變成了兩個(gè)較小的原子核，同時(shí)釋放出2~3個(gè)中子，這個(gè)過(guò)程釋放了巨大的能量。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過(guò)2000t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。裂變：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(guò)程。知識(shí)點(diǎn)2裂變1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。

1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過(guò)2000t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？發(fā)生裂變的條件思考：鈾235只有在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變，那么是不是要不斷地從外界提供中子才能使反應(yīng)不斷進(jìn)行呢？實(shí)驗(yàn)：將火柴搭成右圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？當(dāng)中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，釋放大量核能的同時(shí)產(chǎn)生出幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)轟擊其他鈾核，使它們也發(fā)生裂變。由此，鏈?zhǔn)搅炎兙褪氢櫤顺掷m(xù)裂變的現(xiàn)象。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1942年，人類(lèi)首次實(shí)現(xiàn)了可控制的核裂變。核電站利用可控的核裂變發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。核電站中的反應(yīng)堆核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能核能的和平利用——核電站1942年，人類(lèi)利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。我國(guó)的第一座核電站—秦山核電站截至目前，我國(guó)商運(yùn)核電機(jī)組53臺(tái)，在建核電機(jī)組23臺(tái)，總裝機(jī)容量2419萬(wàn)千瓦，在建規(guī)模繼續(xù)保持世界領(lǐng)先，在運(yùn)行在建核電機(jī)組容量位居全球第二。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變，釋放出極大的能量。在人類(lèi)實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。原子彈三、聚變將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來(lái)，也會(huì)釋放出巨大的核能，這就是核聚變。氘核、氚核就是發(fā)生核聚變的材料。氕氘氚都是氫核海水中蘊(yùn)藏著豐富的、可實(shí)現(xiàn)聚變的氘核氘氚氦核中子氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，也會(huì)釋放大量核能。這一過(guò)程就是聚變，也稱(chēng)為熱核反應(yīng)。能量聚變知識(shí)點(diǎn)3聚變1967年我國(guó)的第一顆氫彈爆炸氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。既然核裂變能夠做到和平利用，那么人們能和平利用核聚變的能量嗎？人們雖然能夠控制裂變反應(yīng)的速度，但還沒(méi)有找到實(shí)用的控制核聚變反應(yīng)的方式。人類(lèi)還不能和平利用核聚變的能量。氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。可控聚變尚未實(shí)現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐富的氘核，科學(xué)家預(yù)言，通過(guò)可控聚變來(lái)利用核能，將有望徹底解決人類(lèi)能源問(wèn)題。核燃料的安全循環(huán)使用和處理核電站的核廢料具有放射性，對(duì)環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)大的危害，因此要將核廢料深埋到人跡稀少的沙漠地帶。核廢料核反應(yīng)堆的鈾核發(fā)生裂變時(shí)，在釋放能量的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生放射線，這些放射線如果泄露到核反應(yīng)堆外面，會(huì)對(duì)人和其他生物造成傷害。核電站使用過(guò)的核燃料稱(chēng)為核廢料，核廢料仍然具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方。2023年8