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第三章 能量的转化与守恒
第7节 核能
浙教版 科学（初中）
九年级上
1
课堂导入
观察思考
太阳黑子爆炸
太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的
太阳系
原子弹爆炸形成的蘑菇云
长崎原子弹爆炸时的情景
你知道核能的巨大能量是怎样产生的吗？人类是如何有效地控制和利用核能的？
核电站能为人类带来能源
互动学习
2
一、裂变和聚变
1、原子的组成
原子是由原子核和核外电子组成，原子核是由质子和中子组成，原子的质量几乎全部集中在原子核上。
核子之间存在非常强大的核力作用，因此原子核十分牢固，但原子核是可以转变的。
2、核能：原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。
核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放出的化学能要大得多。
铀核
氪核
钡核
用中子轰击铀 -235 原子核，可以使铀核裂变为氪核和钡核，同时向外释放能量，并产生 2 ~ 3 个新的中子。
1、核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大的能量现象。
二、获得核能的两条途径
原子核的裂变和原子核的聚变是获得核能的两条途径
（1）链式反应：一次裂变后产生的中子继续轰击其他铀核，就会导致越来越多的铀核不断地发生裂变。这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。
链式裂变反应示意图，中子就像“点燃”核燃料的火柴
如果原子核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸。
（2）原子弹——根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！
2、核聚变：2 个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。
例如：氘核（核内有 1 个质子、1 个中子的氢核）和氚核（核内有 1 个质子、2 个中子的氢核）在超高温下聚合成氦核，并向外放出能量。
一个中子
（伴随能量释放）
氚核
氘核
氦核
聚变反应示意图
氢弹爆炸时的情景
在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放出更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。
氢弹就是根据核聚变的原理制造的，氢弹的威力比原子弹大得多。
三、核能的和平利用——核电站
核能的能量是巨大的，怎样才能被人类和平利用呢？
如果能够按需要控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。
1、核反应堆：可以控制核反应的装置称为核反应堆
核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
思考：在核电站工作过程中，能是如何转化的？
核能
内能
机械能
电能
（1）原理：在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能，即：内部核聚变产生的。
2、太阳能产生原理
（2）太阳的辐射：核能从太阳核心向外辐射过程中，核能转化成热能和电磁能（光），其中有一部分到达地球。
到达地面的太阳能1.7×1014 kW
3.8×10 23 kW太阳辐射能
3、阅读课文回答下面问题
人们虽然能够控制裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。利用聚变发电，是未来核电发展的一个方向。
（1）人们能和平利用核聚变的能量吗？
（2）阅读课文说一说国际热核聚变实验堆计划（ITER）的目标是什么？
目标是建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，验证和平利用聚变能的科学和技术可行性，并将在本世纪中叶实现利用聚变能发电，造福人类社会。
（3）核聚变发电相对于核裂变发电有什么优点？
核聚变反应中几乎不存在放射性污染，无需担忧失控，不会发生爆炸，是一种真正无限、清洁、成本低廉和安全可靠的新能源受控核聚变实现之日方是我们真正摆脱能源危机之时 。
发展核电站，应优先关注安全性。核电引起的安全问题主要在两个方面：一是核反应万一失控，会损坏设备，引起放射性物质泄漏；二是放射性废料处理不当，会导致环境污染。
世界上曾发生了几次较大的核电事故。1986 年，苏联切尔诺贝利核电站发生严重的核电事故，事故的原因是工作人员违反操作规定，导致反应堆过热，发生一系列的爆炸，使得放射性物质泄漏到周围环境中，造成了重大损失。2011 年，日本福岛核电站在里氏 9.0 级地震和海啸袭击后出现的核泄漏事故，引发全球有核电国家对核电站的安全检查与反思。
为了防止核电站事故的发生，核电站的反应堆都有一系列的防护措施，设置了多道安全屏障。对核电站放射性废料的处理，先在核电站内专用的废物库暂存（我国规定暂存时间为 5 年），然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的处置场永久存放，一般存放几百年。每一次核泄漏事故对全球的核电发展是一把双刃剑，都会让核电发展吸取经验，升级防范措施。随着科学和技术的发展，人们将会制造出更安全的核反应堆，也期待着受控核聚变技术早日走向成熟。
核电站的安全性
互动学习
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二、放射性
1、像铀、钍、镭等元素，能够自发地放出穿透能力很强的射线， 居里夫人把素具有的这种辐射能力叫做放射性。
放射性物质的标志
放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。
原子核的裂变也会产生一些放射性物质,放射性物质放出的射线到底是什么呢？
α射线:带正电的高速运动的氦原子核流。
β射线:带负电的高速运动的电子流。
γ射线:能量很高的电磁波。
三种射线
科学家发现各种放射性元素放出的射线中包括 α、β 和 γ 三种射线。
2、α、β 和 γ 三种射线
3、这三种射线穿透物质的能力不同。
α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。
α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。
γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
4、放射性现象的用途
(1)工业：测量物体厚度
(2)农业：照射种子，使种子发生变异，培育新良种，还可以杀菌。
(3)医疗：利用γ射线治疗癌症。
因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。
5、放射线的危害
人类一直生活在有放射线的环境中，地球上的每个角落都有
不断的来自宇宙的射线。但这些辐射都在安全剂量范围内，对人类没有伤害。
但是，过量的辐射对人体和动物的组织都有破坏的作用。
因此，在使用放射性物质时，必须注意安全，也要防止放射性物质对空气、水、生活用品等的污染。
放射线的来源
从扇形图中可以看出，人体日常接受的放射线中，有约 82% 来自于本底辐射。本底辐射是自然界中普遍存在的，它的放射源有很多，有些来自太空，有些则来自地球上的物体，如岩石或土壤中的铀经过衰变产生的氡放射出来的。在我们的周围，可以进行少剂量放射的物质几乎随处可见：房屋中的木头、砖块，衣服的布料，日常食
品，甚至我们的身体。由生活环境、生活方式所带来
的放射剂量可能比本底辐射还要多。香烟中含有许多
放射性物质；生活在海拔高的地方或经常坐飞机，会
增加宇宙射线对身体的辐射；医院里产生的放射性废
弃物；核反应堆产生的放射性废弃物；等等。
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课堂小结
THANKS
“
”

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