《核能的利用与环境保护》学案（鲁科选修）

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1、4．4《核能的利用与环境保护》学案【学习目标】1、了解核反应堆和核电站的基本原理2、了解核能利用的优势、危害及其防护措施【学习重点】反应堆和核电站的基本原理【知识要点】一、核电站核反应堆是核电站的心脏．它是人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓的释放出来．核电站的工作模式：是以核反应堆为能源，产生高压蒸汽，取代发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基本相同．如课本图所示，它主要由裂变反应堆、第一回路系统、第二回路系统及其他辅助系统组成．二、核武器原子弹：是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置。氢弹：是一种

2、靠惯性约束、不需要人工控制而实现聚变的反应装置，它利用21H和31H迅速地聚变成4H，产生比原子弹更为强烈的爆炸。三、核能的优势与危害核能作为一种新能源，有很优势：核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多。核能的利用也存在一些危害：核燃料使用后会存留一定量具有高放射性的核废料；核武器的威力巨大，不仅能摧毁地球上的生命，还能使生态环境受到严重破坏。【典型例题】例题1：秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010J，并且假定产生的能量都变成了电能

3、，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）学生回答：解：核电站每天的发电量为W=Pt=3×108×24×3600J=2.592×1013J，每年的发电量W总=365W=9.46×1015J而1g铀完全裂变时产生的能量为：8.2×1010J所以，每年消耗的铀的量为：例题2：水（包括海水）是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。这是指（填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。请说明理由。解析：①核能：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。②核能和氢能：因为海水中含有

4、大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题做出贡献。【达标训练】1、一个相对原子质量为235的铀核在中子的轰击下，能分裂成一个相对原子质量为92的氪核和一个相对原子质量为142的钡核，这种现象叫做裂变2、核电站反应堆里的核反应和原子弹里进行的核反应的区别是（C）A参加反应的核多少B参加反应的原子核的种类C链式反应有无控制D链式反应的产物3．在核电站中，所发生的核反应（B）。A、是聚变反应B、是裂变反应C、有的是聚变反应，有的是聚变反应D、既不是聚变反应，又

5、不是聚变反应4．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子若已知氘原子的质量为，氚原子的质量为，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，.(1)写出氘和氚聚合的反应方程.(2)试计算这个核反应释放出来的能量.(3)若建一座功率为的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多

6、少氘的质量？（一年按计算，光速，结果取二位有效数字）解：已ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有①碰撞前，氢原子与电子的总动能为②解①②两式并代入数据得eV③氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量由能级图得eV④碰撞后电子和受激氢原子的总动能eV【反思】收获疑问