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1、第二十二章能源与可持续发展第2节核能 1945年8月6日名为 小男孩 的原子弹 这个 小男孩 的巨大毁灭力 令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地 我国第一颗原子弹爆炸时的情景 我国第一颗氢弹爆炸时的情景 原子核 正 核外电子 负 质子 正 中子 不带电 核能 当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质量减少 根据爱因斯坦的质能方程E mc2 减少的质量会转化为能量 因此发生聚变和裂变时释放出巨大的能量 核反应 裂变 聚变 一个重核分裂成两个中等大小的核 两个轻核结合成一个较大的核 裂变 用高速运动的中子轰击铀核 铀核分裂为多个核 典型的反应是分为钡和氪 并放出3个中子 1946 1
2、948年我国物理学家钱三强夫妇从实验中观察到铀核的3分裂和4分裂现象 链式反应 铀核裂变的时候要放出一些中子 这些中子又可引起其它的铀235核裂变 就可使裂变反应不断进行下去 这种反应叫做链式反应 1千克的铀全部裂变释放出2000吨的煤完全燃烧释放的能量 200辆 1千克 原子弹 链式反应如果不加控制大量原子核就会在极短时间里发生裂变 释放出极大的能量 进而产生毁灭性的破坏力 原子弹爆炸时产生的蘑菇云 轻核结合成质量较大的核的过程叫核的聚变 要发生聚变反应必须让轻核之间的距离达到10 15米 轻核的聚变 常见的聚变形式 一个氘核和一个氚核结合成一个氦核 发生的条件 超高温 因此也叫热核反应 大
3、量氢核聚变可以释放出更多的惊人的能量 在太阳内部 氢核在极高温度下聚变成氦核 在这过程中释放出28MeV的能量 不过这种聚变过程 不是一次反应就能完成的 要经过几次反应才能把四个氢核聚合成一个氦核 太阳正是靠这种反应以惊人的巨大功率 向宇宙空间辐射能量的 氢弹爆炸产生的蘑菇云 核能的和平利用 核电站 如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行 释放的核能就可有效地利用 核电站 是利用可控链式反应释放出能量发电 核心设备是反应堆 核反应堆核裂变产生的大量的核能使水汽化变成水蒸气 水蒸气带动汽轮机工作 汽轮机推动发电机发电 实现了核能向电能的转化 大亚湾核电站 秦山核电站 放射线 射线 带两
4、个单位正电荷 氦核 射线 带一个单位负电荷 电子 射线 不带电 中子 大剂量放射线对人畜会造成很大的伤害 但是 如果用较小的剂量 并谨慎地加以控制 射线也可以为人类做许多事 放射性物质的标志 1 从核能到电能 下列能量转化过程中正确的途径是 A 核能 机械能 内能 电能B 核能 内能 机械能 电能C 核能 内能 电能D 核能 电能 练习 B 2 核能是 发生变化的过程中释放出的能量 它又叫 能 获得核能的两条途径是 和 3 核电站是利用 的能量来发电的 它的优点是只需消耗很少 就可以产生大量的 能 轻核聚变 原子 原子核内部结构 重核裂变 原子核裂变的链式反应所产生 燃料 电 4 核电站的核心是 它以 为核燃料 反应堆中放出的 能转化为高温蒸汽的 能 通过汽轮发电机转化为 能 核电站必须防止 避免造成污染问题 核反应堆 铀 核 内 机械 放射线外泄
