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2      核能
1964年10月16日15時(shí)（北京時(shí)間），中國(guó)第一顆原子彈爆炸成功。你知道原子彈為什么會(huì)突然放出那么大的能量的呢？隨后，1967年6月17日上午8時(shí)20分，我國(guó)西部地區(qū)x疆羅布泊上空，我國(guó)第一顆氫彈爆炸試驗(yàn)獲得完全的成功，氫彈和原子彈的原理相同嗎？
智  能  提  要
 

問(wèn)：怎樣認(rèn)識(shí)核電站？
答：核電站與其他類(lèi)的發(fā)電廠（如火力發(fā)電廠）的不同點(diǎn)，僅僅是汽輪發(fā)電機(jī)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(lái)的能量就相當(dāng)于10t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒放出的內(nèi)能．
反應(yīng)堆工作時(shí)釋放出大量的內(nèi)能使水汽化，蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了核能向電能的轉(zhuǎn)化，這就是核電站的作用．
問(wèn)：核電站會(huì)像原子彈那樣發(fā)生爆炸嗎？
答：核電站和原子彈都是應(yīng)用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)將核能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌�形式的能的裝置．不同的是：原子彈對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)放出巨大的能量，引起威力強(qiáng)大的爆炸；而核電站重的核反應(yīng)堆是使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在人工控制下緩慢地進(jìn)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(huì)不會(huì)像原子彈那樣爆炸呢？不必?fù)?dān)心，絕沒(méi)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(dá)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(diǎn)燃，而啤酒則因酒精含量低卻不能點(diǎn)燃一樣．
應(yīng)該看到，原子彈是一項(xiàng)高科技產(chǎn)品，形成核爆炸有非常嚴(yán)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(fù)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?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，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(guó)所采用的壓水型反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)原理就具有內(nèi)在安全的特性，更何況核反應(yīng)堆還有多重的安全保護(hù)系統(tǒng)，確保反應(yīng)堆不會(huì)失控．
中 考 擷 要
本節(jié)內(nèi)容也是新課程新增的知識(shí)，以前的中考中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)．按照中考新考綱的要求，主要是要了解核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的問(wèn)題．
智 能 拓 展

核能的本質(zhì)
質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)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(lái)的呢？
在居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳以后不久，物理學(xué)家盧瑟福就指出，放射性元素在釋放看不見(jiàn)的射線后，會(huì)變成別的元素，在這個(gè)過(guò)程中，原子的質(zhì)量會(huì)有所減輕．那么，這些失蹤了的質(zhì)量到哪里去了呢？大科學(xué)家愛(ài)因斯坦1905年在提出相對(duì)論時(shí)指出，物質(zhì)的質(zhì)量和能量是同一事物的兩種不同形式，質(zhì)量可以消失，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量．兩者之間有一定的定量關(guān)系；轉(zhuǎn)化成的能量E等于損失的質(zhì)量m乘以光速c的平方，即 ．由于光速是一個(gè)非常大的數(shù)值，因此極小量的質(zhì)量變化可以轉(zhuǎn)化為極大的能量，這就是核能的本質(zhì)．
當(dāng)較重的原子核發(fā)生裂變時(shí)會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)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(yīng)，反應(yīng)中又僅有1g的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量，但它的威力卻相當(dāng)于16萬(wàn)噸黃色炸藥發(fā)生爆炸，瞬間摧毀了整個(gè)城市，并造成十幾萬(wàn)人當(dāng)場(chǎng)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(guān)于核能的說(shuō)法正確的是（    ）
A．物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，原子中有原子核，所以利用任何物質(zhì)都能得到核能
B．到目前為止，人類(lèi)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(huì)發(fā)生裂變
闖關(guān)點(diǎn)撥   核能是人們?cè)诮鼛资�年里發(fā)現(xiàn)和利用的新能源．雖然各種物質(zhì)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(dāng)原子核發(fā)生改變──裂變和聚變時(shí)才伴隨巨大的能量變化．原子彈則是利用裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中能在極短的時(shí)間內(nèi)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(yáng)和許多恒星內(nèi)部都進(jìn)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(lái)．
答  選C
例2  關(guān)于核能的獲得，下列說(shuō)法中正確的是（    ）
A．核反應(yīng)堆是原子核裂變時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量核能的裝置
B．當(dāng)原子核內(nèi)部發(fā)生變化時(shí)會(huì)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(zhuǎn)化為內(nèi)能再通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的裝置
D．目前，在核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變
闖關(guān)點(diǎn)撥   核反應(yīng)堆是能夠緩慢平穩(wěn)地釋放核在裂變時(shí)放出的核能的裝置．可見(jiàn)在核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的裂變．反應(yīng)堆中獲得內(nèi)能推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)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(yīng)用和可能帶來(lái)的問(wèn)題
例  一座功率為120萬(wàn)千瓦的核電站，年發(fā)電量約為60億千瓦時(shí)．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(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的整體效率為25%，一年需供應(yīng)多少?lài)嵜�？若每�?jié)車(chē)廂的裝載量為60噸，一列火車(chē)由60節(jié)車(chē)廂組成，需要多少車(chē)次才能完成運(yùn)輸任務(wù)？
闖關(guān)點(diǎn)撥   先將年發(fā)電量的單位換算成J，然后根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化以及煤的熱值可求出所需煤的總質(zhì)量．
解  年發(fā)電量60億千瓦時(shí)相當(dāng)?shù)慕苟鷶?shù)為
   ．
 所需煤的總質(zhì)量為
  ．
 每列貨車(chē)的運(yùn)輸量為 60t×60=3.6×103t
 所需貨車(chē)的車(chē)次為 車(chē)次．
智  能  訓(xùn)  練
基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練
1．經(jīng)過(guò)科學(xué)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(shí)所產(chǎn)生的能量，科學(xué)家們研制成了_______________，從而使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以在人工的控制下緩慢進(jìn)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(qiáng)大的______________。（題型一）
3．________________________________________________________叫聚變。由于聚變必須在極高的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行，所以也叫________________。（題型一）
4．站在陽(yáng)光下，會(huì)感覺(jué)到暖洋洋的，這個(gè)能量主要來(lái)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(diǎn)：一是____________________________；二是_____________________________。（題型二）
綜合提高訓(xùn)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(yīng)產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電的，核電站的主要組成部分是反應(yīng)堆、___________、____________、發(fā)電機(jī)等。 （題型二）
2．我國(guó)也在不斷探索核能發(fā)電，并且自行設(shè)計(jì)制造了核電站。你能說(shuō)出我國(guó)正在使用的一個(gè)核電站嗎？_________________________。（題型二）
3．在利用核能發(fā)電時(shí)，是把________________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______________能。（題型二）
4．關(guān)于核能的下列說(shuō)法中，不正確的是（    ）（題型一）
  A．核電站是利用原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電的
B．如果對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)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(jié)合這張圖，簡(jiǎn)要敘述核電站是如何工作的。
（題型二）
6．小明同學(xué)學(xué)過(guò)核能發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)在建的核         
電站是利用核能來(lái)發(fā)電；而原子彈也是利用核能放出的大量的能量達(dá)到摧毀的目的的。它們工作的過(guò)程相同嗎？它們有什么異同點(diǎn)？（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(lǐng)土。各類(lèi)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(xué)提出，既然核電站有這么大的危害，就不用建造核電站。你認(rèn)為這種觀點(diǎn)合理嗎？提出你的看法。（題型二）

8．到2010年我國(guó)核電站的總功率可達(dá)3000～5000萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量可達(dá)1500～2500億千瓦時(shí)。如果用煤來(lái)發(fā)電（設(shè)火電站效率為30％）將要用煤多少呢？若一個(gè)煤礦每年產(chǎn)煤500萬(wàn)噸，需要多少這樣的煤礦？（題型二）