第二节 核能

原子弹爆炸时形成的蘑菇云
氢核的聚变
聚变:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核， 同时释放出能量的过程。 氘核 一个中子 （随能量 释放）
氦核
氚核
聚变：
要发生聚变反应必须让轻核之间的距 离达到10-15米。
常见的聚变形式： 一个氘核和一个氚核结合成一个氦核
2 1
H 1H
3
4 2
He 0 n
一个重核分裂成两 裂变：
个中等大小的核。
核反应
聚变：两个轻核结合成
一个较大的核。
科学家们发现用中子轰击铀235时，铀核会 分裂成大小差不多的两部分，并释放出大量的 能量。这种现象叫做裂变。
裂变：
用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核， 典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。
235 92
U 0n
1千克
200辆
核裂变的应用
原子弹――根据核裂变的原理制成。属于不可 控制的链式反应的结果！
原子弹的核装药一般为钚-239、铀-235。这 些物质的原子核在热中子轰击下，分裂为两个或 若干个裂片和若干个中子，同时释放出巨大的能 量。新产生的中子又去轰击其它原子核，如此连 续发展下去，核分裂的数量就会急剧增加，形成 链式反应，仅在百分之几秒内就会出现猛烈爆炸， 并放出非常大的能量。1公斤铀释放出的能量相 当于2万吨梯恩梯炸药爆炸时释放出的能量。
1
141 56
百度文库Ba
92 36
Kr 3 0 n
1
1946-1948年 我国物理学家钱 三强夫妇从实验 中观察到铀核的 3分裂和4分裂现 象。
核裂变的链式反应
铀核裂变的时候要放出一些中子，这些 中子又可引起其它的铀235核裂变，就可使 裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链 式反应。
1千克的铀全部裂变释放出2000吨的煤完 全燃烧释放的能量。
氢弹
氢弹――根据核聚变的原理制成。威力比原 子弹还大。
氢弹的结构比原子弹复杂 得多，它要装一个小型原子弹 做引爆装置。由于热核材料不 受临界质量限制，氢弹可以制 成比原子弹威力大得多的核武 器。现代氢弹威力可以做到几 万吨、几百万吨和几千万吨梯 恩梯当量。
氢弹爆炸产生的蘑菇云
优点： 1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质 到大气中，属于清洁能源。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的 用途。 4.运输与储存方便。一座1000百万瓦的核能电厂一年只 需30吨的铀燃料。 5.燃料费用所占的比例较低，发电成本较其他发电方法 为稳定。
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发生的条件：超高温，因此也叫热核反应。 大量氢核聚变可以释放出更多的惊人的能量。
在太阳内部，氢核在极高温度下聚变成氦 核，在这过程中释放出28MeV的能量。不过这 种聚变过程，不是一次反应就能完成的，要 经过几次反应才能把四个氢核聚合成一个氦 核。太阳正是靠这种反应以惊人的巨大功率， 向宇宙空间辐射能量的。
核原 外子 电是 子由 组原 成子 。核 和
当原子核分裂或聚合时，就可能释放出 惊人的能量，这就是核能。
当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质 量减少，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，减 少的质量会转化为能量，因此发生聚变和裂 变时释放出巨大的能量。
核能与化学能的区别
1、化学能是靠化学反应中原子间的电子交换而获 得能量。它释放的能量比较小。 例如煤或石油燃烧时，每个碳或氢原子氧化 过程中，只能释放出几个电子伏能量。 2、核能是靠原子核里的核子（中子或质子）重新 分配获得能量，这种能量大得出奇。 每个铀原子核裂变时，就能放出2亿电子伏能 量，所以1kg铀裂变时释放出来的能量相当于 2500t标准煤。等量的聚变燃料在聚变时释放出 来的能量又比裂变能大4~5倍。
缺点： 1.核能电厂使用的核燃料及废料有放射性，必须慎重 处理。 2.核能发电厂热效率较低，故核能电厂的热污染较严 重。 3.核能电厂投资成本太大。 4.核电厂较易引发政治歧见纷争。 5.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果因发 生事故释放到环境中，会对生态及民众造成伤害。
核电站就是利 用核反应堆所产 生的热能来发电 或发电兼供热的 动力设施。反应 堆是核电站的关 键设备，链式裂 变反应就在其中 进行。
秦山核电站三期工程
能量转化：
核能
内能
机械能
电能
大亚湾核电站
原子弹：
链式反应如果不加控制大量原子核就会在极 短时间里发生裂变，释放出极大的能量，进而产 生毁灭性的破坏力。
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第十七章 能源与可持续发展
第二节 核能
执教人：苏通
我国第一颗原子弹
我国第一颗氢弹
物质是由什么组成的？
关于原子你知道多少？
1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核， 得到了质子，进而猜想原子核内存 在不带电的中子，这一猜想被他的 学生查德威克用实验证实，并得到 公认。