2 核能
1964年10月16日15時（北京時間），中國第一顆原子彈爆炸成功。你知道原子彈為什么會突然放出那么大的能量的呢？隨后，1967年6月17日上午8時20分，我國西部地區(qū)新疆羅布泊上空，我國第一顆氫彈爆炸試驗獲得完全的成功，氫彈和原子彈的原理相同嗎？
智 能 提 要
問：怎樣認識核電站？
答：核電站與其他類的發(fā)電廠（如火力發(fā)電廠）的不同點，僅僅是汽輪發(fā)電機所用蒸汽產(chǎn)生的方法、“燒”的燃料不同而已．
核電站“燒”的核燃料，是只有小手指的 大小的核燃料芯塊，而它所釋放出來的能量就相當于10t優(yōu)質煤完全燃燒放出的內能．
反應堆工作時釋放出大量的內能使水汽化，蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，實現(xiàn)了核能向電能的轉化，這就是核電站的作用．
問：核電站會像原子彈那樣發(fā)生爆炸嗎？
答：核電站和原子彈都是應用鏈式反應將核能轉變?yōu)槠渌问降哪艿难b置．不同的是：原子彈對鏈式反應過程不加控制，在極短的時間內放出巨大的能量，引起威力強大的爆炸；而核電站重的核反應堆是使鏈式反應在人工控制下緩慢地進行的．
核電站的核燃料重有效成分有鈾-235，鈾-235同樣也是原子彈中的核炸藥，那么核電站會不會像原子彈那樣爆炸呢？不必擔心，絕沒有這種可能性！
核電站的核燃料中鈾-235的含量約為3%，而原子彈中核炸藥中的鈾-235含量高達90%以上，正像啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以點燃，而啤酒則因酒精含量低卻不能點燃一樣．
應該看到，原子彈是一項高科技產(chǎn)品，形成核爆炸有非常嚴格的條件．原子彈必須用高濃度的鈾-235或钚-239作核裝料，并以一套精密復雜的系統(tǒng)引爆高能烈性炸藥，利用爆炸力在瞬間精確地改變核裝料的形狀或位置，才能形成不可控制的鏈式裂變反應，發(fā)生核爆炸．這種苛刻的條件，在核電站里是不可能有的．
目前我國所采用的壓水型反應堆的設計原理就具有內在安全的特性，更何況核反應堆還有多重的安全保護系統(tǒng)，確保反應堆不會失控．
中 考 擷 要
本節(jié)內容也是新課程新增的知識，以前的中考中沒有出現(xiàn)過．按照中考新考綱的要求，主要是要了解核能的優(yōu)點和可能帶來的問題．
智 能 拓 展
核能的本質
質子、中子依靠強大的核力緊密地結合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或重新組合是極其困難的．但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能釋放出驚人的能量，這就是核能．那么核能是從哪兒來的呢？
在居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳以后不久，物理學家盧瑟福就指出，放射性元素在釋放看不見的射線后，會變成別的元素，在這個過程中，原子的質量會有所減輕．那么，這些失蹤了的質量到哪里去了呢？大科學家愛因斯坦1905年在提出相對論時指出，物質的質量和能量是同一事物的兩種不同形式，質量可以消失，但同時會產(chǎn)生能量．兩者之間有一定的定量關系；轉化成的能量E等于損失的質量m乘以光速c的平方，即 ．由于光速是一個非常大的數(shù)值，因此極小量的質量變化可以轉化為極大的能量，這就是核能的本質．
當較重的原子核發(fā)生裂變時會發(fā)生質量虧損，損失的質量轉換成巨大的能量．例如，1945年在日本廣島上空爆炸的原子彈，重440kg，鈾-235含量為45kg，而其中僅有1kg發(fā)生核裂變反應，反應中又僅有1g的質量轉化成能量，但它的威力卻相當于16萬噸黃色炸藥發(fā)生爆炸，瞬間摧毀了整個城市，并造成十幾萬人當場死亡．
智 能 歸 例
題型一 知道核能的概念，知道獲得核能的兩種途徑
例 1 下列關于核能的說法正確的是（ ）
A．物質是由原子構成的，原子中有原子核，所以利用任何物質都能得到核能
B．到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即重核裂變和輕核聚變
C．原子彈和氫彈都是利用原子核裂變和聚變的原理制成的
D．自然界只有在人為的條件下才會發(fā)生裂變
闖關點撥 核能是人們在近幾十年里發(fā)現(xiàn)和利用的新能源．雖然各種物質的原子里都有原子核，但在通常情況下并不能釋放能量．只有當原子核發(fā)生改變──裂變和聚變時才伴隨巨大的能量變化．原子彈則是利用裂變的鏈式反應中能在極短的時間內釋放出巨大能量的原理制成的，而氫彈則是利用輕核的聚變制成的．自然界除了人為的聚變外，太陽和許多恒星內部都進行著大規(guī)模的聚變反映，并以光和熱的形式將核能輻射出來．
答 選C
例2 關于核能的獲得，下列說法中正確的是（ ）
A．核反應堆是原子核裂變時，在極短時間內釋放出大量核能的裝置
B．當原子核內部發(fā)生變化時會釋放出巨大的能量，核裂變和核聚變是獲得核能的兩種方式
C．核電站是使核能轉化為內能再通過汽輪發(fā)電機轉化為電能的裝置
D．目前，在核電站的反應堆中發(fā)生的是可控制的核聚變
闖關點撥 核反應堆是能夠緩慢平穩(wěn)地釋放核在裂變時放出的核能的裝置．可見在核電站的反應堆中發(fā)生的是可控制的裂變．反應堆中獲得內能推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，從而得到電能．目前，受控核聚變正在研究之中，尚未用于核電站發(fā)電．
答 選C
題型二 知道核能應用和可能帶來的問題
例 一座功率為120萬千瓦的核電站，年發(fā)電量約為60億千瓦時．若建一座功率相同的火力發(fā)電站，用熱值為2.93×107J/kg煤做燃料，化學能轉化為電能的整體效率為25%，一年需供應多少噸煤？若每節(jié)車廂的裝載量為60噸，一列火車由60節(jié)車廂組成，需要多少車次才能完成運輸任務？
闖關點撥 先將年發(fā)電量的單位換算成J，然后根據(jù)能量的轉化以及煤的熱值可求出所需煤的總質量．
解 年發(fā)電量60億千瓦時相當?shù)慕苟鷶?shù)為
．
所需煤的總質量為
．
每列貨車的運輸量為 60t×60=3.6×103t
所需貨車的車次為 車次．
智 能 訓 練
基礎知識訓練
1．經(jīng)過科學家的不懈努力，找到了獲取核能的兩條途徑：_____________和_____________。
（題型一）
2．____________________________________________________________叫裂變。為了有效、和平利用核裂變時所產(chǎn)生的能量，科學家們研制成了_______________，從而使鏈式反應可以在人工的控制下緩慢進行。核裂變除了可以用于發(fā)電外，在軍事上還可以做成威力強大的______________。（題型一）
3．________________________________________________________叫聚變。由于聚變必須在極高的溫度和壓強下進行，所以也叫________________。（題型一）
4．站在陽光下，會感覺到暖洋洋的，這個能量主要來自于_____________，它能夠不斷地向外放出能量是靠______________。（題型一）
5．受控核聚變的核能作為一種新的能源，具有顯著的優(yōu)點：一是____________________________；二是_____________________________。（題型二）
綜合提高訓練
1．核電站是利用_______________發(fā)電的電站，目前已經(jīng)的核電站都是利用_________________反應產(chǎn)生的能量來發(fā)電的，核電站的主要組成部分是反應堆、___________、____________、發(fā)電機等。 （題型二）
2．我國也在不斷探索核能發(fā)電，并且自行設計制造了核電站。你能說出我國正在使用的一個核電站嗎？_________________________。（題型二）
3．在利用核能發(fā)電時，是把________________能轉化為_______________能。（題型二）
4．關于核能的下列說法中，不正確的是（ ）（題型一）
A．核電站是利用原子核裂變的鏈式反應產(chǎn)生的能量來發(fā)電的
B．如果對裂變的鏈式反應不加控制，在極短的時間內就會釋放出巨大的能量，發(fā)生猛烈爆炸
C．氫彈是利用輕核聚變制成的武器
D．原子彈是利用輕核聚變和重核裂變而制成的核武器
5．如圖16-1所示是核電站原理的示意圖，結合這張圖，簡要敘述核電站是如何工作的。
（題型二）
6．小明同學學過核能發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)在建的核
電站是利用核能來發(fā)電；而原子彈也是利用核能放出的大量的能量達到摧毀的目的的。它們工作的過程相同嗎？它們有什么異同點？（題型二）
7．俄羅斯的切爾諾貝利的核電站事故造成的輻射污染波及了白俄羅斯、俄羅斯及烏克蘭的大片領土。各類輻射病、癌癥、神經(jīng)緊張、居民被迫疏散等后斯影響還深深的留在人們的心中。有的同學提出，既然核電站有這么大的危害，就不用建造核電站。你認為這種觀點合理嗎？提出你的看法。（題型二）
8．到2010年我國核電站的總功率可達3000～5000萬千瓦，年發(fā)電量可達1500～2500億千瓦時。如果用煤來發(fā)電（設火電站效率為30％）將要用煤多少呢？若一個煤礦每年產(chǎn)煤500萬噸，需要多少這樣的煤礦？（題型二）
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chusan/254051.html
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