核反应核能的利用

了目标，如美国提出的核电厂风险目标是
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·邻近核电厂的个人由于核电厂事故所导致的立即死亡风险不超过
美国人所面临的其他事故所导致的立即死亡风险总和的0.1%；
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·核电厂邻近区域人口由于核电厂运行导致癌症死亡的风险不超过
其他全部原因所导致癌症死亡风险总和的0.1%。
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经过评估，现代设计和建造的核电厂都能达到这个目标。
重核裂变 链式反应
• 裂变科学家发现用中子轰击铀235（质量数 为235的铀），铀核会分裂成大小相差不很大 的两部分，这种现象则做裂变（图14-6）．发 生裂变时有核能释放出来，这时裂变后的产物 以很大速度向相反方向飞开，与周围的物体分 子碰撞，使分子动能增加，转化为周围物体的 内能。裂变释放的核能十分巨大，1千克铀 235中的铀该如果全部发生裂变，释放出的能 坚相当于2500吨标准煤完全燃烧放出的能量。
• 我们可以看出，现代核电厂是很安全的，同时也是清洁、环保和经济的。
电厂类别
排放物（年） 电功率1000MW核电机组
核电厂和火电厂正常运行排放物的比较*
二氧化碳
2.2万吨（包括燃料生产）
• 广东大亚湾核电站是我国引进国外资 金、设备和技术建设的第一座大型商用核 电站，总投资40亿美元，1994年两台机 组先后投入商业营运。该站每年发电量近 150亿千瓦时，七成电力供应香港，三成 电力供应广东电网。通过核能发电，使得 广东和香港两地每年减少燃煤消耗600万 吨。
核电厂是安全的吗？
• （1）什么是安全？
• 第一个人工核反应是 Rutherford(卢瑟福)在1919年 实现反应。现在人们用反应堆或 加速器来实现上万种核反应。
• 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产 生了氧的一种同位素——氧17和一 个质子．他是第一个采用人工方法 实现原子核转变的物理学家．查德 威克也是通过人工转变原子核的方 法即用α粒子轰击铍原子核，产生 了碳12和中子．
核反应 核能的利用
你知道原子核中蕴藏着巨大的能量吗?
你了解将这些能量释放的方法吗?
核反应
• 衰变是原子核的自发变化，那么，能不 能用人工的方法使原子核发生变化呢？ 如果可以的话，会发生什么现象？遵守 怎样的规律？这就是我们要研究学习的 新问题．
• 核反应是：通过粒子与原子核碰 撞，或使原子核的状态发生变化， 或形成新的过程。
• 用中子轰击铀该，铀核才能发生裂变， 放出能量。这好比用火柴点燃木材，木
材才能燃烧，放出能量一样，假如外界
的中子停止轰击，裂变也就停止，然而 实验表明，铀核裂变时，还同时放出2～ 3个中子，放出的中子又可以轰击其他铀
该，使它们也发生裂变，这样，裂变将 不断地自行继续下去（图14-7）。这种 现象则做链式反应。
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在讨论核电厂是否安全前，我们必须搞清楚什么是安全。
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人类发现和利用的所有技术都有着两重性，即在给人类带来利益的
同时，也带有一定的风险。如汽车给我们带来了很大的便利，但交通事
故也造成了大量的生命和财产损失。电也是如此，每年因为用电会造成
大量的触电、火灾和爆炸等事故。所以我们说：“安全是利益和代价之
间的平衡。”
核能
•核能是从哪里来的呢？ 核能——核反应中放出 的能量．
基本问题：爱因斯坦质能方程E=mc2(板 书)中各量的物理意义是什么？如何理解质 能方程？
• E表示物体的能量，m表示物体的质量，c表示真空中的光速． • 对质能方程的理解： • (1)物体具有的能量与它的质量成正比．物体的能量增大了，质量也增大；
类、环境和社会的辐射影响。因而我们确定的核安全的目标是在核电厂
中建立并保持对辐射危害的有效防御，以保护人员、社会和环境。也就
是说，核安全要达到的目的是将风险控制在一个可接受的范围内。
• （2）核电厂是安全的吗？
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早期利用核能的过程中，曾经发生了一些事故，这导致了人们对核
安全的高度重视。为了保证核安全，许多国家对核电厂的安全水平提出
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实际上，上述的风险目标包括了核电厂可能发生的事故和正常运行
两种情况。核电厂在正常运行时，不但二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物
和粉尘等排放比燃煤火电厂少的多，甚至放射性物质的排放量也低的多，
其运行产生的放射性废物都被严密地封存并置于严格监督管理之下。
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特别应该指出，由于原理不同，核电厂不会发生原子弹那样的爆炸。
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Leabharlann Baidu
只要一件事情带给我们的利益远远超过可能付出的代价，我们就认
为它是可接受的，或安全的，世界上不存在“绝对安全”的事情。
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在评价一件事情是否安全时，必须建立一个评价尺度，我们通常用
“风险”的概念作为这个尺度。风险的定义是：风险＝一个事件导致的
不利后果×该事件发生的概率。
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核电厂的主要风险是运行过程中产生的放射性物质的可能释放对人
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出 巨大的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的 （图14-8）。如果控制链式反应的速度，使核能缓慢地平稳 地释放出来，就使于和平利用了。能够缓慢、平稳地释放核能 的装置，叫做核反应堆.
核能的利用
• 中国核电经过20余年的发展，已初步建成 浙江秦山、广东大亚湾、江苏田湾三个核 电基地，并成功地向巴基斯坦出口了一座 核电站。
能量减小了，质量也减小． • (2)质量与能量实质上是相像的，它们只不过是同一事物的不同表示．物
体的质量随着物体能量的改变而改变． • (3)任何质量为m的物体都具有大小相当于mc2的能量．由于c2非常大
(9×1016m2/s2)，所以对于质量很小的物体包含的能量却是非常巨大 的． • (4)在国际单位制中m、c和E的单位分别为kg、m/s和J． • 探究问题：ΔE=Δm·c2蕴含着怎样的意义？ • 其中Δm表示物体的质量亏损，ΔE表示与Δm相当的能量．如果物体的 能量减小ΔE，即向外释放ΔE的能量，它的质量就会发生亏损 • 在化学反应中不会有质量亏损．理论和实验都表明，只有在核反应中， 才可能发生质量亏损，因而伴随着巨大的能量向外辐射．例如在由中子 和质子结合成氘核时，由于发生了质量亏损，从而释放出了2.2MeV的 核能．因此，我们可以说，核反应中有巨大的能量释放，是因为核反应 中物体出现质量亏损．