第二十二章能源与可持续发展第二节核能

1、1945年年8月月6日名为日名为“小男孩小男孩”的原子弹。这个的原子弹。这个“小男孩小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。公里内所有建筑物全部被夷为平地。原子弹爆炸时形成的蘑菇云原子弹爆炸时产生的蘑菇云原子弹爆炸时产生的蘑菇云氢弹爆炸产生的蘑菇云氢弹爆炸产生的蘑菇云第二十二章 能源和可持续发展原子核原子核（正）（正）核外电子核外电子（负）（负） 质子质子（正）（正） 中子中子（不带电）（不带电）一、核能一、核能原子核发生改变所产生的能量原子核发生改变所产生的能量（一）定义：（一）定义：1、裂变：、裂变：质量较大的原子核

2、在中子轰击下分裂质量较大的原子核在中子轰击下分裂成成2个新原子核，并释放能量的过程个新原子核，并释放能量的过程链式反应链式反应即：一个重核分裂成两个中等大小的核。即：一个重核分裂成两个中等大小的核。（二）获得核能有两种途径（二）获得核能有两种途径核反应核反应裂变：裂变： 用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核，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，并放出典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。个中子。 1946-1948年年我国物理学家钱我国物理学家钱三强夫妇从实验三强夫妇从实验中观察到铀核的中观察到铀核的3分裂和分裂和4分裂现分裂现象。象。 铀核裂变的时候要

3、放出一些中子，这些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中子又可引起其它的铀235235核裂变，就可使核裂变，就可使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链链式反应式反应。 1千克的铀全部裂变释放出千克的铀全部裂变释放出2000吨的煤完吨的煤完全燃烧释放的能量。全燃烧释放的能量。200辆辆1千克千克 链式反应原子弹原子弹（1）链式反应如果不加控制）链式反应如果不加控制 （大量（大量原子核就会在极短时间里发生裂变，释放出极大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。）的能量，进而产生毁灭性的破坏力。）核电站核电站（2）

4、是利用可控链式反应释放出能量发电）是利用可控链式反应释放出能量发电反应堆。反应堆。核能核能内能内能机械能机械能电能电能核心设备：核心设备：能的转化：能的转化：秦山核电站我国第一座自行设我国第一座自行设计建造的核电站计建造的核电站大亚湾核电站大亚湾核电站 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。3、存在的问题、存在的问题放射性污染放射性污染放射性物质的标志放射性物质的标志氚核氚核氘核氘核氦核氦核一个中子（随一个中子（随能量释放）能量释放） 2个质量较小的原子核结合成质量较大的新个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同

5、时释放出能量的过程。核，同时释放出能量的过程。 氢弹氢弹热核反应热核反应聚变威力比裂变更大聚变威力比裂变更大即：两个轻核结合成一个较大的核。即：两个轻核结合成一个较大的核。特警：氢弹爆炸产生的蘑菇云氢弹爆炸产生的蘑菇云 在太阳内部，氢核在极高温度下聚变成氦在太阳内部，氢核在极高温度下聚变成氦核，在这过程中释放出的惊人能量。不过这核，在这过程中释放出的惊人能量。不过这种种聚变过程聚变过程，不是一次反应就能完成的，要，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，核。太阳正是靠这种反应以惊人的巨大功率，

6、向宇宙空间辐射能量的。向宇宙空间辐射能量的。射线：射线：带两个单位正电荷（氦核）带两个单位正电荷（氦核）射线：射线：带一个单位负电荷（电子）带一个单位负电荷（电子）射线：不带电射线：不带电（中子）（中子）三、核能利用的环境影响评价和对策三、核能利用的环境影响评价和对策（了解哈）（了解哈）1、核辐射环境影响事例、核辐射环境影响事例2、核电站的安全运行技术、核电站的安全运行技术(1)(1)三道屏障三道屏障 为防止放射性物质为防止放射性物质外逸设置了三道屏障：外逸设置了三道屏障：燃料芯块和燃料芯块和密封的密封的燃料包壳；燃料包壳；坚固的压力容器和坚固的压力容器和密闭的一回路系统；密闭的一回路系统；安

7、全壳安全壳。2、核电站的安全运行技术、核电站的安全运行技术(2)(2)多重保护多重保护进行正常停堆。进行正常停堆。因任何原因未能正常停堆时，控制棒因任何原因未能正常停堆时，控制棒自动落入堆内，实行自动紧急停堆。自动落入堆内，实行自动紧急停堆。如因任何原因控制棒未能插入，高深如因任何原因控制棒未能插入，高深度硼酸水自动喷入堆内，实现自动紧度硼酸水自动喷入堆内，实现自动紧急停堆。急停堆。(3)(3)专设安全设施专设安全设施3 3、核燃料的安全循环使用和处理、核燃料的安全循环使用和处理4 4、核电站的废料安全处理、核电站的废料安全处理5 5、核电站对环境和人体的影响、核电站对环境和人体的影响 人体能

8、够耐受一次0.25希沃特的集中照射而不致遭到损伤 国家规定:从事放射性工作的人员每年不超过0.05希沃特，核设施周围居民每年不超过0.001希沃特，也就是每年不超过1毫希沃特，核电站对人造成的实际剂量比上述限量要小得多。中国核工业集团公司为核电站规定的管理标准，对周围居民的照射不得超过0.25毫希沃特/年。 1、从核能到电能，下列能量转化过程中正确的途、从核能到电能，下列能量转化过程中正确的途径是（径是（ ）A、核能、核能机械能机械能内能内能电能电能B、核能、核能内能内能机械能机械能电能电能C、核能、核能内能内能电能电能D、核能、核能电能电能B2、核能是、核能是_发生变化的过程中释放出的发生变化的过程中释放出的能量，它又叫能量，它又叫_能。获得核能的两条途径是能。获得核能的两条途径是_和和_。3、核电站是利用、核电站是利用_ _ 的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少_，就可以产生大量的，就可以产生大量的_能。能。轻核聚变轻核聚变 原子原子原子核内部结构原子核内部结构重核裂变重核裂变原子核裂变的链式反应所产生原子核裂变的链式反应所产生 燃料燃料 电电4、核电站的核心是、核电站的核心是_，它以，它以_为核燃为核燃料，反应堆中放出的料，反应堆中放出的_能转化为高温蒸汽的