資源簡介

第五章 原子核與核能
第5節 核能的利用與環境保護
1.知道什么是核反應堆,了解核電站及核能發電的優缺點。
2.知道原子彈和氫彈的反應原理。
3.知道核能的利用與防護。
19世紀末20世紀初，人類通過實驗認識了核能并逐步學會使用和控制核能。
核反應堆釋放的核能
電能
核電站
轉化為
的發電廠
就是將
一、核電站
壓水式反應堆核電站包括反應堆本體、一回路系統、二回路系統、汽輪發電機組以及為支持系統正常運行并保證反應堆安全而設置的輔助系統。一回路系統是蒸汽供應系統，包括蒸汽發生
器、穩壓器、主冷卻劑泵等，反應堆
釋放的內能由冷卻劑帶到蒸汽發生器
中，產生蒸汽；二回路系統是蒸汽驅
動汽輪發電機組進行發電的系統，與
常規火電廠汽輪發電系統基本相同。
工作原理
目前核電站的反應堆以 為燃料，發電成本低于煤電。但是 只占天然鈾的0.72％，99.28％的 沒有被充分利用，造成了資源的浪費和核廢料處理上的困難。采用增殖反應堆可使資源得到充分利用。
增殖反應堆
原子彈是一種沒有減速劑、不加控制的爆炸性鏈式反應裝置。
原子彈的鏈式反應是怎樣形成
方法一：是將濃度為90％以上的 分成兩塊半球形，每塊都達不到臨界體積。利用普通炸藥引爆，使兩塊 擠合到一起，使其達到臨界體積，同時中子源釋放中子引起鏈式反應，從而引發劇烈爆炸。這樣設計的裝置，稱為“槍式”裝置。
二、原子彈
方法二：稱為“內爆法”，即將炸藥放在沒有達到臨界體積的 （或 ）塊周圍。當炸藥爆炸時，很快向中心壓縮，使 (或 ）塊密度大增，發生鏈式反應。這種設計方法難度大，但核材料利用率較高。
氫彈是一種不需人工控制而實現核聚變的反應裝置。
在彈體內裝有熱核材料， 、鈾塊或钚塊以及普通炸藥。當普通炸藥爆炸時，鈾塊或钚塊迅速合為一體，使彈體體積超過臨界體積而發生爆炸。爆炸的高溫高壓使 等輕核發生聚變反應，產生很高的能量直至再次發生更大規模的爆炸。
三、氫彈
百萬千瓦級的燃煤電站每年要排放出幾萬噸二氧化硫、氮氧化物等有害氣體及致癌物質，而且煙塵還含有少量釷、鐳等放射性物質。核電站的安全殼是頂部為半球形的鋼筋混凝土建筑物，將反應堆和一回路系統密封在內，能防止其污染環境；二回路系統的廢水、廢氣是低放射性的且經過處理后才能排放。
①核能發電可緩解能源危機。
一座百萬千瓦級壓水式反應堆核電站，每年僅消耗1噸 ，同等規模的燃煤發電廠每年要消耗原煤2.5×106噸。在煤炭等資源越來越少的情況下，越來越多的國家利用核能發電。
②在安全運行的情況下，核能發電比燃煤發電對環境帶來的污染小。
三、核能的優勢與危害
1.核能的優勢
①核燃料使用后，會產生具有高放射性的核廢料；
為了防止放射性物質泄漏，核能利用裝置都采用了嚴格的防護措施。一旦在運行中發生事故，產生核泄漏，就會造成嚴重后果。例如，蘇聯切爾諾貝利核電站發生爆炸，導致反應堆崩塌，大火把大量的放射性同位素拋散到空中，污染了大片地區，造成了人員傷亡，來自事故地點的放射性塵埃還散布到歐洲其他地區。
核武器的威力巨大，不僅能摧毀地球上的生命，還會使生態環境受到嚴重破壞。所以，核武器的使用和核武器技術的擴散始終威脅著人類自身的生存。
②核武器的威脅
2.核能的危害
1.關于核反應堆中用鎘棒控制反應速度的原理,下列說法正確的是 ( )
A.鎘棒能釋放中子,依靠釋放中子的多少控制反應速度
B.用鎘棒插入的多少控制快中子變為慢中子的數量
C.利用鎘棒對中子吸收能力強的特點,依靠插入的多少控制中子數量
D.鎘棒對鈾核裂變有一種阻礙作用,利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應速度
C
2.(多選)核電站與火電站相比較,其優勢在于 ( )
A.核燃料釋放出的能量遠大于相等質量的煤放出的能量
B.就可采儲量來說,地球上核燃料資源遠多于煤炭
C.核電站造成的污染遠小于相等發電能力的火電站
D.核電站比火電站更容易建造
ABC
3.（多選）貧鈾炸彈是一種殺傷力很強的武器，貧鈾是提煉鈾235以后的
副產品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈不僅有很強的穿透能力，而且鈾238具有放射
性，殘留物可長期對環境起破壞作用而造成污染。人類長期生活在該環境中會受到核
輻射而患上皮膚癌和白血病。下列說法正確的是( )
ABC
A.鈾238的衰變方程式為:???92238U→???90234Th+?24He
B.???92235U和???92238U 互為同位素
C.人患皮膚癌和白血病是因為核輻射導致了基因突變
D.貧鈾彈的穿透能力很強，也是因為它的放射性
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