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热学、光学
及原子物理初步
导入 从太阳和彩虹说起
太阳以光和热滋养着地球上的万事万物；芬芳馥郁的鲜花将大地点缀得生机勃勃；绚丽夺目的彩虹延伸到天边的云海；山川 深处的矿石蕴藏着惊人的能量……
太阳内部“藏”着什么样的奥秘？彩虹是如何形成的？为什么人们能闻到远处沁人心脾的花香？学完本章知识，你将找到问题的答案。
核技术作为现代高新技术广泛应用于生产生活的各个领域。那么核技术有哪些应用？我们如何规避核技术应用可能带来的危害？带着这些问题，我们一起来学习本节内容。
第七节 核技术及其影响
核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量生产电能的发电厂，目前进行商业运营的核能发电厂都是利用核裂变反应发电，它的核心设施是核反应堆。核反应堆一方面为核裂变提供了场所，保障核反应的正常进行，另一方面将核能转化为热能传输出去。
一、核电站
第七节 核技术及其影响
现以压水式反应堆（图 10-42）为例，讨论核反应堆的工作原理。第一回路系统包括蒸汽发生器、稳压器、主冷却剂泵等，主要作用是将反应堆释放的热能由冷却剂带到蒸汽发生器中，使水变成蒸汽；第二回路系统主要包括汽轮发电机、凝汽器、给水泵等，主要作用是利用水蒸气驱动汽轮发电机组发电。
一、核电站
第七节 核技术及其影响
目前核电站的反应堆以 为燃料，发电成本低于煤电。 但是 只占天然铀的 0.72%，99.28% 的天然铀未被充分利用，造成了资源的浪费和核废料处理上的困难。
一、核电站
第七节 核技术及其影响
原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置。原子弹的链式反应是怎样产生的呢？
一种方法是将浓度为 90% 以上的 分成两块半球形， 每块都达不到临界体积。利用普通炸药引爆，使两块 挤 合到一起，达到临界体积，同时中子源释放中子引起链式反应，这样设计的装置，称为“枪式”装置。
另一种方法称为“内爆法”，即将炸药放在没有达到临界体积的铀块或钚块周围。当炸药爆炸时，产生的冲击波使铀块或钚块向中心压缩，密度增大并瞬时达到超临界状态，发生链式反应。这种设计方法难度大，但核材料利用率较高。
二、原子弹和氢弹
第七节 核技术及其影响
氢弹是一种不需人工控制而实现核聚变的反应装置。它利用 和 迅速聚变成 时所放出的能量，产生比原子弹更为猛烈的爆炸。在弹体内装有热核材料 和 、铀块或钚块以及普通炸药。当普通炸药爆炸时，铀块或钚块迅速合为一体，使弹体体积超过临界体积而发生爆炸。爆炸的高温高压为 、 等轻核提供产生聚变的条件，核聚变会产生巨大的能量从而引发更大规模的爆炸。
二、原子弹和氢弹
第七节 核技术及其影响
放射性同位素在医学上被广泛应用于疾病的诊断和治疗之中。在疾病的诊断过程中，将放射性同位素放入体内，利用放射性同位素在不同组织器官分布不同的特点，采用造影的方式，可以显示异常病变部位（图 10-43），在很多疾病的治疗过程中，放射性同位素也可以发挥作用，比如用钴 60 照射法辅助治疗肿瘤，用磷 32 治疗皮肤病，用碘 131 治疗甲状腺疾病等。
三、放射性同位素应用
第七节 核技术及其影响
在农业领域，核技术已广泛应用于植物辐射诱变育种、农产品和食品辐射加工、昆虫辐射不育等领域。食品辐射加工，即利用钴 60、铯 137 等放射源进行消毒灭菌。经过辐照后，食品中的细菌以及虫卵和幼虫就会被杀死，既能避免人们染上食源性疾病，又能保鲜，延长食品的保质期。
在现代考古学中，利用放射性同位素的衰变特性能够较为准确地测定一些古代文物的年代。例如，要测量古代生物的年代，可以通过测量古代有机残余物中携带的 含量来确定。因为科学研究发现，每经过 5 730 年，生物体的 含量就会减少一半。因此，检测生物体内的 含量，再根据 的半衰期，就能推测古代生物的死亡年代。
三、放射性同位素应用
第七节 核技术及其影响
核能是人类极具希望的未来能源之一，它的利用既有很多优势，又存在一些风险。
核能发电可缓解能源危机。一座百万千瓦级压水式反应堆核电站，每年仅消耗 1 吨 ，同等规模的燃煤发电厂每年要消耗原煤 吨。在煤炭等资源越来越少的情况下，越来越多的国家开始利用核能发电。
核能发电可减少环境污染。在安全运行的情况下，核能发电比燃煤发电对环境的污染小。百万千瓦级的燃煤电站每年要排放出几万吨二氧化硫、氮氧化物等有害气体及致癌物质。核电站可有效减少污染物的排放。
四、核能的优势与危害
第七节 核技术及其影响
核能的利用也存在一些安全风险。核燃料使用后，会存留一些高放射性的核废料。为了防止放射性物质泄漏，核能利用装置都采用了严格的防护措施。对核废料的运输、保存，需要专门的运输工具和场地。
四、核能的优势与危害
第七节 核技术及其影响
作业与活动
第七节 核技术及其影响
1. 2021 年 1 月 30 日，我国自主研发的核电机组“华龙一号”投入商业运行。请查找有关资料，了解我国核技术利用发展现状，并进行小组讨论交流。
作业与活动
第七节 核技术及其影响
2. 过量的辐射会对人的身体造成伤害，为了保护人身安全，在存在辐射危险的地方往往会有右图这样的标识，你在生活中哪些地方看到过这种标识？当看到这一标识的时候应该注意什么呢？
项目任务与实践活动
第七节 核技术及其影响
3. 收集资料，调查核能开发对人类生活和社会发展的影响，撰写调查报告。
4* . 请查找资料，对我国近三年能源生产和消费情况进行分析，了解我国能源的发展趋势，并撰写一篇小论文。

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