高中物理第4章核能4.4核能的利用与环境保护教案鲁科版选修3_5

核爆炸的和平利用强烈的核爆炸被超级大国作为进行核讹诈政策服务，因而“核爆炸”一词听起来似乎令人生畏。

但是，核爆炸也完全可以为和平建设服务。

原子爆炸可以使大规模的治山治水的工程得以加速进行，据计算，一公斤核燃料爆炸，就可以搬走相当于二十五万人工一天劳动开挖的土方。

美国早在多年以前就计划过“犁头”规划，准备爆炸几颗核弹头来改造自然。

核爆炸形成的巨大土方，可以形成很大堆积，几分钟时间能在一条大的河流上形成一个土方大坝来改变河流方向。

譬如说，在我国西北地区有不少浩瀚无边的大沙漠，就因终年缺水成为不毛之地，如新疆塔里木盆地，有图9-8 核爆炸的和平利用一块面积接近江、浙两省面积的大沙漠，叫塔克拉玛干大沙漠，一条很大的塔里木河就绕着它白白流去。

如果能用核爆炸在塔里木河中段筑起大坝，迫使河流改道流入大沙漠中部。

同时再纵横交错开出二条大运河，把塔里木盆地北部的塔里木河，与南部的克里雅河相沟通，那么赤地千里的沙漠将变成无垠的绿洲。

我们还可以按自己的意志，在需要蓄水的地区，用核爆炸开挖出一系列直径从几百公尺到几千公尺大小不等的人工湖泊，把祖国的西北大地点缀起来。

这样，西北地区的气候将发生很大变化，也许会变得温暖宜人，风调雨顺，遍地郁郁葱葱。

正如毛主席在一九三五年长征路过昆仑山时写下的《念奴娇·昆仑》那样：“而今我谓昆仑：不要这高，不要这多雪。

安得倚天抽宝剑，把汝裁为三截？一截遗欧，一截赠美，一截还东国。

太平世界，环球同此凉热”。

我国的西南有世界上最高的青藏高原，横亘着连绵不断的高山峻岭，将来也可以考虑用核爆炸在沉睡千年的深山里，炸开一个个通道，更紧密地把西藏和祖国东部地区联系在一起。

核爆炸更可以应用在石油的开采和大型铁矿、煤矿露天开采的剥离土方工作上。

有些油田地质比较特殊，岩层过于紧密，含油层处于较深的地层下，开采比较困难，如果采用适当的地下核爆炸，压碎岩层结构，增加岩层的空隙度，就可以使深部高压的含油层、含气层，逐步通过岩层缝隙跑到上部，这样只要钻探一些浅井即可采油。

第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护1.了解聚变反应的特点及其条件．(重点)2.了解可控热核反应及其研究和发展．3．了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类． 4.了解核能利用的优势、危害及其防护措施．[学生用书P59]一、轻核聚变1.轻核的平均结合能小于中等质量的核的平均结合能．2.采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．(1)太阳和其他恒星能够发光并辐射出巨大的能量，是它们内部核聚变的结果．(2)氢核聚变的核反应方程为21H＋31H→42He＋10n．同时释放17.51 MeV的能量，平均每个核子释放3.5 MeV的能量，比裂变中平均每个核子释放的能量大得多．3.聚变反应不仅能释放巨大的能量，而且所用的燃料容易获得．氘可从海水中提取，天然的氚不存在，但可通过核反应10n＋63Li→42He＋31H得到．(1)核聚变时吸收能量．( )(2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大．( )提示：(1)×(2)√二、可控热核聚变反应1.要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．两个氘核发生聚变，它们的距离必须接近10－15米以内，核力才能起作用．2.轻核聚变温度到达108K，在这样的高温下，原子完全电离形成等离子态，才能实现聚变．3.为了实现核聚变，目前靠3种方法对等离子体进行约束，一是靠引力，二是用磁场，三是靠惯性．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置．1．为什么温度达到几百万摄氏度核聚变才能发生？提示：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10－15 m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力．要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温．三、核能的利用与环境保护1.核电站(1)核电站就是将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂． (2)目前核电站的反应堆以235 92U 为燃料，发电成本低于煤电．(3)采用增殖反应堆可以使资源得到充分利用．2.核武器(1)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．(2)氢弹是一种靠惯性约束、不需人工控制而实现聚变的反应装置．3.核能的优势与危害(1)核能作为一种新能源，有很多优势．①核能发电比燃煤发电的成本低．②核电站对环境污染比燃煤发电小得多．(2)核能的利用也存在一些危害．核燃料使用后，存留一定量的具有高放射性的核废料．2．为什么只有具备制造原子弹能力的国家才能制造氢弹？提示：氢弹是热核反应，需达到几百万摄氏度以上高温才能进行核反应，只有用原子弹爆炸的高温高压，才可以使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备制造原子弹能力的国家才能制造氢弹．对轻核聚变的理解[学生用书P60]1.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使参与反应的原子核接近到原子核大小的尺寸范围，这就要求它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力做功，必须把它们加热到几百万摄氏度的高温．在高温下原子处于电离态，要让聚变持续发生，首先应对等离子体进行约束．目前，可控的热核聚变反应还处于探索阶段，实验室内通过磁约束实现了对等离子体的约束．2.聚变比裂变反应放出更多能量的原因(1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的2～3倍．例如，一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量17.6 MeV ，平均每个核子放出能量约3.5 MeV ；而235 92U 裂变时，平均每个核子放出能量为1 MeV.(2)同样质量的情况下，聚变比裂变反应放出更多的能量，如氘和氚聚变为1 kg 氦时放出的能量为ΔE 1，则ΔE 1＝1 0004×6.02×1023×17.6 MeV ≈2.65×1033eV假设一个铀核裂变时平均放出的能量为200 MeV ，则1 kg 铀核全部裂变时放出能量为ΔE 2，即ΔE 2＝1 000235×6.02×1023×200 MeV ≈5×1032eV ΔE 1ΔE 2＝5.3. 轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚变反应放出更大的能量．由于发生聚变的温度极高，聚变又叫热核反应．(多选)下列说法正确的是( )A ．聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量B ．要使核发生聚变反应，必须使核之间的距离接近到1×10－15 m ，也就是接近到核力能够发生作用的范围内C ．要使核发生聚变反应，必须克服核力做功D ．热核反应只有在人工控制下才能发生[解析] 由质能方程可知，选项A 正确；轻核结合成质量较大的核，必须使轻核间的距离达到核力能发生作用的范围，才能使它们紧密地结合起来，选项B 正确、C 错误；热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，选项D 错误．[答案] AB核能的利用与环境保护[学生用书P61]1.核原料提供的能量巨大，1 kg 铀全部释放的能量大约相当于2 700 t 标准煤燃烧放出的能量．地球上的一般常规能源都无法跟核能相比．除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，如果能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广阔．热核反应所需的氘更是储量丰富．核原料的运输和储存方便，如：一座100万千瓦核电站一年所需原料铀，只需6辆卡车就可全部运到现场．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护．2.核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳．这些措施大大提高了核能利用的安全性．对核废料进行回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库．加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性．关于核电站以下说法正确的是( )A ．核电站中的核反应是无法控制的B ．目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核聚变C ．采用增殖反应堆可以使核原料充分利用D ．核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用[思路点拨] 根据核电站的原理解答．[解析] 目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核裂变，其反应是可以通过控制棒控制反应速度的，A 、B 均错；采用增殖反应堆可以充分利用铀235之外的原料从而放出更多能量，C 对；核废料具有放射性，不能再通过燃烧的方式二次发电，D 错．[答案] C有关核聚变能量的计算[学生用书P61]太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能量来源．(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ (m p ＝1.007 3 u ，m He ＝4.002 6 u ，m e ＝0.000 55 u)[思路点拨] 核反应中由于质量数、电荷数保持守恒，由此可写出核反应方程；根据爱因斯坦的质能关系方程，由质量亏损(或能量)可计算释放的能量(或质量亏损)．[解析] (1)核反应方程是411H ―→42He ＋02X ，而02X 只能是2个正电子．因此核反应方程应为411H ―→42He ＋201e.(2)反应前的质量m 1＝4m p ＝4×1.007 3 u ＝4.029 2 u反应后m 2＝m He ＋2m e ＝4.002 6 u ＋2×0.000 55 u ＝4.003 7 uΔm ＝m 1－m 2＝0.025 5 u ，由质能方程得，释放能量ΔE ＝Δmc 2＝0.025 5×931.5MeV ≈23.75 MeV.(3)由质能方程，ΔE ＝Δmc 2得每秒减少的质量Δm ＝ΔE c 2＝3.8×1026（3×108）2 kg ≈4.2×109 kg. [答案] (1)411H ―→42He ＋201e (2)23.75 MeV(3)4.2×109 kg对于轻核聚变时核能的计算与前面重核裂变时核能的计算方法完全一样，利用爱因斯坦质能方程进行计算即可．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：21H ＋21H →32He ＋10n.已知 21H 的质量为2.013 6 u, 32He 的质量为3.0150 u，10n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为( )A．3.7 MeV B．3.3 MeVC．2.7 MeV D．0.93 MeV解析：选B.氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．[随堂检测] [学生用书P62]1.科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He→211H＋42He，关于32He聚变下列表述正确的是( )A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电解析：选B.该聚变反应释放了能量，是因为发生了质量亏损，A、C错；该聚变反应产生了新原子核11H，B对；目前核电站都是用重核裂变发电的而不是用轻核聚变，D错．故正确答案为B.2.下列说法中正确的是( )A．重核裂变时放出能量，轻核聚变时吸收能量B．聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变反应中平均每个核子放出的能量多C．裂变时产生放射性物质处理起来比热核反应时产生放射性物质简单得多D．太阳辐射出的能量是由太阳内部的裂变反应产生的解析：选B.重核裂变和轻核聚变均有质量亏损，均释放出核能，A错；聚变时每个核子平均释放出的核能是裂变时平均每个核子释放出的核能的3～4倍，B对；裂变反应时产生的放射性物质对生物及环境有污染，需慎重处理；热核反应时产生的核废料污染小，处理简单，C错；太阳辐射出的能量是由太阳内部的核聚变反应释放的，D错．3.(多选)关于热核反应下列说法正确的是( )A．就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C．热核反应的原料在地球上储量丰富D．热核反应的速度容易控制解析：选ABC.聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻．但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应、和平利用聚变时释放的核能．故正确选项为A 、B 、C ，错误选项为D.4．(多选)下列关于聚变的说法中正确的是( )A ．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B ．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C ．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D ．自然界中不存在天然的热核反应解析：选ABC.轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10－15m ，所以必须克服库仑斥力做功，A 正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B 、C 正确；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D 错误．5．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H ＋31H →42He ＋X ，式中X 是某种粒子．已知：21H 、31H 、42He 和粒子X 的质量分别为2.014 1 u 、3.016 1 u 、4.0026 u 和1.0087 u ；1 u ＝931.5c 2 MeV ，c 是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子X 是______，该反应释放出的能量为________ MeV(结果保留3位有效数字)．解析：根据质量数和电荷数守恒可得X 是10n(中子)．核反应中的质量亏损为Δm ＝2.014 1 u ＋3.016 1 u －4.002 6 u －1.008 7 u ＝0.018 9 u所以该反应释放出的能量为ΔE ＝Δm ·c 2≈17.6 MeV.答案：10n(或中子) 17.6[课时作业] [学生用书P103(独立成册)]一、单项选择题1.原子弹和氢弹的制造原理分别是( )A ．都是根据重核的裂变B ．都是根据轻核的聚变C ．原子弹是根据轻核聚变，氢弹是根据重核裂变D ．原子弹是根据重核裂变，氢弹是根据轻核聚变解析：选D.原子弹是根据重核裂变原理制造的，氢弹是根据轻核聚变原理制造的． 2.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是( )A.21H＋31H→42He＋10nB.147N＋42He→178O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析：选A.A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B项是用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项符合要求．3．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中( )A．吸收能量，生成的新核是42HeB．放出能量，生成的新核是42HeC．吸收能量，生成的新核是32HeD．放出能量，生成的新核是32He解析：选 B.聚变出现质量亏损，一定放出能量，由质量数守恒和电荷数守恒可知，生成的新核是42He，选项B正确．4.原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV，由平衡条件可知( )A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3解析：选B.根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得6×2＝4k＋d＋2，6×1＝2k ＋d，解得k＝2，d＝2.故正确答案为B.5.已知一个氢原子的质量为1.673 6×10－27 kg，一个锂原子的质量为11.650 5×10－27 kg，一个氦原子的质量为6.646 7×10－27kg.一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，核反应方程为11H＋73Li→242He.根据以上信息，以下判断正确的是( )A．题中所给的核反应属于α衰变B．题中所给的核反应属于轻核聚变C．根据题中信息，可以计算核反应释放的核能D．因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能解析：选C.一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，核反应类型是人工核转变，A 、B 两项均错误；反应前一个氢原子和一个锂原子共有4个核外电子，反应后两个氦原子也是共有4个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉．由质能方程ΔE ＝Δmc 2可以计算释放的核能，选项C 正确、D 错误．6.月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3(32He)”与氘核聚变，下列说法中正确的是( )A ．核反应方程为32He ＋21H →42He ＋11HB ．核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量C ．氦3(32He)一个核子的结合能大于氦4(42He)一个核子的结合能D ．氦3(32He)的原子核与一个氘核发生聚变将吸收能量解析：选A.“氦3(32He)”与氘核聚变的核反应符合质量数与电荷数守恒，且聚变是放能反应．质量亏损，新核的结合能大．故选A.7.太阳内部持续不断地发生着热核反应，质量减少．核反应方程是411H →42He ＋2X ，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，下列说法中正确的是( )A ．方程中的X 表示中子(10n)B ．方程中的X 表示电子( 0－1e)C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2D ．这个核反应中释放的核能ΔE ＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2解析：选D.由质量数守恒及核电荷数守恒知，X 为正电子，A 、B 错；质量亏损Δm ＝4m 1－m 2－2m 3，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2，C 错，D 对．8．关于聚变，以下说法中正确的是( )A ．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量B ．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量小C ．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D ．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能解析：选 D.两个轻核聚变为较大质量的原子核就可释放能量，但不一定是中等质量的核，故A 项错误．聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，这点由聚变反应的特点我们就可以知道，故B 项错误．裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m ，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的斥力做功，故C 错，D 正确．二、多项选择题9．下列核反应方程中属研究两弹的基本的核反应方程式的是( )A.14 7N ＋42He →17 8O ＋11HB.235 92U ＋10n →9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nC.238 92U →234 90Th ＋42HeD.21H ＋31H →42He ＋10n解析：选BD.原子弹爆炸是靠重核裂变放出能量，B 式是其反应方程式．氢弹爆炸是靠轻核聚变放出能量，D 式是其反应方程式．A 式是人工转变方程，C 式是铀核的α衰变方程．故B 、D 正确．10.在某些恒星内，3个α粒子结合成1个126C 核，12 6C 原子的质量是12.000 0 u ，42He 原子的质量是4.002 6 u ．已知1u ＝1.66×10－27 kg ，则下列各选项正确的是( )A ．反应过程中的质量亏损是Δm ＝0.007 8 uB ．反应过程中的质量亏损是Δm ＝1.29×10－29 kg C ．反应过程中释放的能量是7.26 MeVD ．反应过程中释放的能量是1.16×10－19 J解析：选ABC.由题目可得此核反应的方程为342He ―→12 6C ＋ΔE ，则反应后的质量亏损为Δm ＝(3×4.002 6－12.000 0) u ＝0.007 8×1.66×10－27 kg ＝1.29×10－29 kg ，由质能方程ΔE ＝Δm ·c 2＝1.29×10－29×(3.0×108)2 J ＝1.161×10－12 J ＝7.26 MeV.故A 、B 、C 项正确，D 错误．三、非选择题11.试求在氢弹中合成1 kg 的氦时所释放出的能量．(氘核21H 的质量为2.014 1 u ，氚核31H 的质量为3.016 0 u ，氦核42He 的质量为4.002 6 u ，中子的质量为1.008 7 u)解析：设氢弹壳内装的是氘核和氚核，它们在高温下聚变生成氦核，核聚变方程为21H ＋31H ―→42He ＋10n.一个氘核21H 与一个氚核31H 发生反应放出的能量：ΔE ＝Δmc 2＝(2.014 1＋3.016 0－4.002 6－1.008 7)×931.56 MeV ≈17.51 MeV ，1 kg 氦中所含的原子数目N ＝nN A ＝1 0004×6.02×1023个＝1.505×1026个 这样合成1 kg 氦时所放出的总能量E ＝N ΔE ＝1.505×1026×17.51 MeV≈2.64×1027MeV.答案：2.64×1027 MeV12．已知氘核质量为2.013 6 u ，中子质量为1.008 7 u ，32He 核的质量为3.015 0 u ．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成32He 并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u 时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，32He 的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV ，则反应前每个氘核的动能是多少MeV? 解析：(1)核反应方程为221H →32He ＋10n.(2)质量亏损为Δm ＝2.013 6 u ×2－3.015 0 u －1.008 7 u ＝0.003 5 u ．则释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝0.003 5×931.5 MeV ≈3.26 MeV.(3)设中子和32He 核的质量分别为m 1、m 2，速度分别为v 1、v 2，反应前每个氘核的动能为E 0，反应后中子和32He 核的动能分别为E 1、E 2.根据动量守恒得：m 1v 1－m 2v 2＝0所以v 1v 2＝m 2m 1＝31根据E ＝12mv 2得E 2E 1＝12m 2v 2212m 1v 21＝31×⎝ ⎛⎭⎪⎫132＝13 即E 2＝E 13＝13×3.12 MeV ＝1.04 MeV 由能量转化和守恒定律得E 1＋E 2＝2E 0＋ΔE代入数据得E 0＝0.45 MeV.答案：(1)见解析 (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV。

4.4核能利用与环境保护（一）知识与技能1.知道什么是核反应堆。

了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。

2．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。

（二）过程与方法通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力（三）情感、态度与价值观1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。

2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。

教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

课时安排:1 课时教学过程（一）引入新课教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。

从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。

前苏联用了四年，美国用了7年。

学生：学生认真仔细地听课点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。

（二）进行新课1、核电站核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。

控制棒由镉做成，用来控制反应速度。

减速剂由石墨、重水或普通水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。

冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。

学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。

核能发电的优点、缺点？优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。

缺点：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②核废料处理困难。

点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。

补充：了解常用裂变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。

教学体会本节课虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。

然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。

4.4 核能的利用与环境保护三维教学目标1、知识与技能(1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程;(2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点;（3)了解放射性在生产和科学领域的应用；（4)知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识.2、过程与方法:渗透和安全地开发利用自然资源的教育.3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力.教学重点:人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具:（1）挂图，实验器材模型，课件等；(2)多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

(一）引入新课前面已经学习了核反应的一种形式:衰变。

本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护.(二）进行新课1、核反应:原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。

在核反应中质量数守恒、电荷数守恒.人工转变核反应方程:H O He N 1117842147+→+ n C He Be 101264294+→+ 例如：写出下列原子核人工转变的核反应方程.（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子（2)1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子(3)816O 俘获1个中子后放出1个质子（4)1430Si 俘获1个质子后放出1个中子理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。

2、人工放射性同位素（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。

放射性同位素有天然和人造两种,它们的化学性质相同.（2）人工放射性同位素Al He P （3）人工放射性同位素的优点:放射强度容易控制；形状容易控制;半衰期短，废料容易处理.（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。

核聚变 核能的利用与环境爱护1.轻核聚合成较重的核引起结合能改变，获得核能 的反应叫聚变。

2．约束核聚变材料的方法：引力约束、磁约束和 惯性约束。

3．原子弹是一种没有减速剂、不加限制的爆炸性 链式反应装置。

氢弹是一种靠惯性约束、不需人 工限制而实现聚变的反应装置。

1．轻核聚变轻核聚合成较重核而释放核能的过程。

2．常见的聚变方程(1)一个氘核和一个氚核结合成一个氦核：21H ＋31H ―→42He ＋10n这个核反应可释放17.51 MeV 的能量，平均每个核子释放3.5 MeV 的能量。

(2)21H ＋21H ―→31H ＋11H ＋4.00 MeV 3．轻核聚变的反应条件 核间距接近10－15m ，核力发生作用的距离内。

4．约束核聚变材料的方法 引力约束、磁约束和惯性约束。

5．核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂。

工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能。

燃料：反应堆以23592U 为燃料。

6．核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器。

7．核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低。

(2)核电站对环境污染比燃煤发电小得多。

8．核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性。

(2)放射性物质泄漏，产生核污染。

(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严峻破坏。

1．自主思索——判一判(1)太阳中发生的是可控热核聚变反应。

(×)(2)轻核发生聚变反应不须要条件。

(×)(3)轻核发生聚变反应核子必需接近到核力发生作用的范围。

(√)(4)太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行。

(√)(5)磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内。

(√)(6)目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电。

(×)2．合作探究——议一议(1)为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的实力？提示：氢弹爆炸是热核反应，须要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹实力的国家才能制造氢弹。

第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护●课标要求1．了解聚变反应的特点及其条件．2．了解可控热核反应及其研究和发展，知道核电站的工作模式．3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量，如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景．●教学地位轻核的聚变也是核能释放的一条途径，聚变反应中，平均每个核子放出的结合能要比裂变中平均每个核子释放的能量大得多．但要让学生知道聚变反应要求条件很高，科学家正在研究和实验可控热核反应的装置．同时还要让学生了解热核反应在宇宙中是很普遍的，如太阳和许多恒星内部就进行着激烈的热核反应，但自然界中的热核反应不是人为控制的，我国在可控热核反应方面的实验处于世界前列．有关核反应及核电站的内容学生初中已学过，教学中最好指导学生阅读有关核反应堆和增殖反应堆的内容，同时让学生树立一种观念，要一分为二的看清事物，核能可以造福人类，但也潜伏着对人类的危害和对环境的破坏作用.●新课导入建议问题导入大海航行靠舵手，万物生长靠太阳．没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类．太阳是靠什么为地球生命提供巨大的能量呢？●教学流程设计课前预习安排：⇒1.看教材2.填写【课前自主导学】 同学之间可进行讨论步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果 可多提问几个学生 ⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3” 重在比较两种核反应 ⇐步骤5：师生互动完成“探究2” 方式同完成探究1相同 ⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】了解核能利用的优势、危害及其防护措施.1.(1)轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．(2)太阳内部核聚变的反应方程 21H ＋31H→42He＋10n. (3)核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围． (4)物质第四态——等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变． (5)约束等离子体的三种方式：引力约束、磁约束、惯性约束． 2．思考判断(1)太阳中发生的是可控热核聚变反应．(×) (2)轻核发生聚变反应不需要条件．(×)(3)轻核发生聚变反应核子必须接近到核力发生作用的范围．(√) 3．探究交流为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的能力？【提示】 氢弹爆炸是热核反应，需要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造1.(1)核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂． 工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能．燃料：反应堆以23592U 为燃料．(2)核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器． (3)核能的优势①核能发电比燃煤发电的成本低．②核电站对环境污染比燃煤发电小得多． (4)核能利用存在的危害 ①核废料的高辐射性．②放射性物质泄漏，产生核污染．③核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏． 2．思考判断(1)太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应进行．(√)(2)磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内．(√)(3)目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电．(×) 3．探究交流原子弹和氢弹的原理有何不同？【提示】 (1)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．(2)氢弹是一种靠惯性约束、不需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42He ，产生比原子弹更为强烈的爆炸．1．聚变反应过程中平均结合能如何变化？ 2．聚变反应发生的条件是什么？ 3．氢弹是轻核聚变反应吗？1．从平均结合能的图线看，聚变后平均结合能增加，因此反应中会释放能量．例如：31H ＋21H ―→42He ＋10n ＋17.51 MeV 2．聚变发生的条件要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m ，但是原子核是带正电的，要使它们之间的距离接近10－15m 就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能，方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温．3．氢弹氢弹是一种利用轻核聚变反应，在瞬间放出巨大能量的装置．由于轻核聚变需要几百万度的高温才能进行，所以先利用原子弹爆炸达到这样高的温度，在高温高压下，进而使核燃料发生核反应，原子弹爆炸时产生的高温，可以使其中的轻核发生如下核反应21H ＋21H ―→31H ＋11H ＋4.0 MeV 21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.51 MeV 21H ＋21H ―→32He ＋10n ＋3.25 MeV 32He ＋21H ―→42He ＋11H ＋18.3 MeV 所以氢弹爆炸时能释放更为巨大的能量．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量m H ＝1.007 3 u ，中子质量m n ＝1.008 7 u ，氚核质量m ＝3.018 0 u.(1)写出聚变方程；(2)求释放出的核能多大？(3)求平均每个核子释放的能量是多大？【审题指导】 (1)根据电荷数守恒和质量数守恒写核反应方程． (2)根据已知质量计算出核反应中的质量亏损． (3)根据爱因斯坦质能方程求释放的核能．【解析】 (1)聚变方程：11H ＋210n→31H. (2)质量亏损 Δm ＝m H ＋2m n －m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0)u ＝0.006 7u ，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝0.006 7×931.5 MeV＝6.24 MeV.(3)平均每个核子放出的能量为6.243MeV ＝2.08 MeV.【答案】 (1)11H ＋210n ―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV1．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A ．“人造太阳”的核反应方程是21H ＋31H ―→42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反应方程是235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310nC ．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE ＝Δmc 2D ．“人造太阳”核能大小的计算公式是E ＝12mc 2【解析】 “人造太阳”发生的是氢核聚变，所以核反应方程式为21H ＋31H ―→42He ＋10n ，而B 选项中的核反应是核裂变，故错误；“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE ＝Δmc 2，而核能大小的计算公式为E ＝mc 2，故选项A 、C 正确．1．核能与常规能源相比有哪些明显优势？ 2．如何解决核能利用与环境保护的关系？ 3．怎样才能很好的处理核废料？ 1．核能利用核原料提供的能量巨大，1 kg 铀释放的全部能量大约相当于2 700 t 标准煤完全燃烧放出的能量．地球上的常规能源一般都无法跟核能相比．除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，如果能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广阔．热核反应所需的氘更是储量丰富．核原料的运输和储存方便，如：一座100万千瓦核电站一年所需原料铀，只需6辆卡车就可全部运到现场．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护．2．环境保护核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳．这些措施大大提高了核能利用的安全性．3．废料处理对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库．加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性．4．核电站 (1)原理原子核的链式反应是在人工控制下进行．释放的核能转化为内能，再由蒸汽轮机带动发电机转化为电能，使核能为人类和平建设服务．(2)优点①核能发电比燃煤发电的成本低，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30 t 左右，而同样功率的燃煤发电站每年要消耗250万吨优质煤．②核电站对环境的污染要比燃煤发电小得多．关于核能的利用，下列说法正确的是( ) A ．现在的核电站既有裂变反应堆也有聚变反应堆 B ．在地球上，人类还无法实现聚变反应C ．当人类实现了受控核聚变，稳定输出核能时，世界就会克服“能源危机”D ．世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能 【解析】 现有核电站均为重核裂变反应释放能量．而裂变反应和聚变反应的条件不同，现在的核电站不能进行聚变反应，故A 、D 错误；虽然人类已经掌握了聚变反应的技术．但还不能实现大规模的受控核聚变，故B 错误；由于地球上储备有大量的聚变原料，一旦实现受控核聚变，世界将不再存在“能源危机”，故C 正确．【答案】 C2．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( )A ．核能发电对环境的污染比火力发电要小B ．核能发电对环境的污染比火力发电要大C ．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D ．所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能【解析】 目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，故A 、C 正确，B 、D 错．以下说法正确的是( ) A ．聚变是裂变的逆反应B ．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C ．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量D ．裂变与聚变均可释放巨大能量【规范解答】聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A 错．聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B 错．核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远大于所吸收的能量，因此聚变反应还是释放能量的，故C 错、D 正确．【答案】 D【备课资源】(教师用书独具)热聚变堆现在，物理学家终于成功研制出了热聚变堆．凭着对聚变反应的研究，我们有望摆脱核裂变发电厂带来的诸多问题——比如核废料，核武原料，亦或是炉心熔解．最前沿的在建聚变反应堆是ITER，国际热核聚变试验反应堆．其核心，托卡马克反应装置用磁场约束氘和氚，再用微波将其加热到15亿摄氏度．该热量可以驱动涡轮机，进而发电．若于2019年建成后，ITER的发电能力将达到五十万千瓦，但是——ITER只供实验使用．真正想等发电用的聚变堆，最乐观的估计也要到2040年．另外，如果想要完全将聚变堆用于发电，还需要解决两个问题：一是什么材料能够挡住反应副产物带来的高强度的辐射，二是重达10 t的零部件应该由怎样的机器人去替换.1．关于核能的利用，下列说法正确的是( )A．核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B．采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C．核电站对环境的污染比燃煤发电大D．核燃料的危害主要是其具有放射性【解析】核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确．“内爆法”难度大，但材料利用率高，B正确．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护，C错误．放射性对人体和环境都有危害，D正确．【答案】ABD2．(2013·芜湖检测)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He―→211H＋42He.关于32He聚变下列表述正确的是( )A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电【解析】 聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量．但目前核电站都采用铀核的裂变反应．因此B 正确．【答案】 B3．(2012·榆林检测)北京成功地举办了一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻璃真空太阳能集热技术．太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )A ．411H ―→42He ＋201e B.14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H C.235 92U ＋10n ―→136 54Xe ＋9038Sr ＋1010n D.238 92U ―→234 90Th ＋42He【解析】 热核聚变是指轻核结合为质量较重的核的反应，故A 正确；B 项中为实现原子核人工转变的反应．C 项中为裂变反应，D 项中为衰变，均不属聚变反应．故B 、C 、D 不正确．【答案】 A4．(2013·西安一中检测)核电站与原子弹都是利用核裂变释放的能量．(1)核电站的工作原理是利用反应堆释放的________产生蒸汽，蒸汽再驱动汽轮发电机产生________；(2)广岛原子弹“小男孩”释放的能量为2万吨TNT ，如果1 g 铀235完全裂变产生的能量为8.2×1010J ，并假定能量全部释放出来，那么“小男孩”要消耗多少铀235？(1 kgTNT＝4.2×106J)【解析】 (1)核电站把裂变的核能转化为电能． (2)2万吨TNT 的能量值E 1＝2×104×103×4.2×106 J ＝8.4×1013 J. 消耗的铀235 m ＝E 1E 2＝8.4×10138.2×1010 g≈1.0×103 g ＝1.0 kg. 【答案】 (1)核能 电能 (2)1.0 kg。

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2H1H迅速地聚变成4H，产生比原子弹更为强烈的爆炸。

和31三、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8.21010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，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=3×108×24×3600 J=2.592×1013J，每年的=365W=9.46×1015J而1 g铀完全裂变时产生的能量为：8.2×1010J 发电量W总所以，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。

解读：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：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。

原子能在交通上的应用《西游记》中描写的孙悟空，打一个斤斗就有十万八千里，这种腾云驾雾的飞天技术，是我们祖先伟大的幻想！近年来，随着科学技术的发展，飞机的速度都在加快，但如果要从我们祖国的首都北京飞往欧洲或非洲，还是要消耗一百多吨汽油，中途不得不几次停航加油。

这样，速度如果再提高，受到的限制就很大，其中燃料携带将占去这些交通工具本身很大的有效载荷，这是一个较难克服的限制。

原子能技术将会在交通事业上发挥它的特有作用，由于原子燃料的能量非常集中，很小的一块铀235，就会放出巨大的能量。

所以，很少重量的核燃料，就可以实现长距离的航行和运行。

而且由于燃料轻，占的体积小，这就大大提高了有效的载荷。

利用核燃料做为动力能源的原子发动机的原理，简单地说，它不过是一个小型的、结构相当紧凑的原子核电站，或者是某种特别结构的核反应堆。

原子能在交通事业上将会出现创新的局面，它在客观上等于缩短世界各国的彼此距离。

（一）航海汽核潜艇我们对它早就不陌生。

美苏两霸为了相互争夺，曾拚命建造核潜艇，到目前为止，已达二、三百艘。

一般常规的潜水艇是靠柴油内燃机推进，柴油必需在缸里与氧气充图9-2 核潜艇分燃烧才行。

所以潜艇必须在海面上运行，让柴油内燃机发动，带动发电机发电，给蓄电池充电，以便当潜艇潜入海底后，靠蓄电池放电作动力推进。

而用核反应堆作动力，可以在没有氧气的海底正常运行，所以，核潜艇原则上可以长期地在一定深度海底航行而不必浮于海面，这样它就比较便于隐蔽，可以进行突然袭击。

除了核潜艇之外，大型的新式航空母舰也有许多是靠核能作动力（见图9梍3）。

它的好处也相当显著，它可以长期在海洋游弋而不需靠岸补充燃料。

1957年下水的一艘原子破冰船，发动机的功率是四万四千马力，排水量一万六千吨。

它装一次核燃料可以足足在北冰洋破冰运行一年。

近一时期国际上还克服种种技术上的困难，建造了好几艘几万吨级的大型商船，它仅需携带很少核燃料就可以在海上航行几个月。

4． 4 《核能的利用与环境保护》教案【学习目标】1、认识核反响堆和核电站的基来源理2、认识核能利用的优势、危害及其防备举措【学习重点】反响堆和核电站的基来源理【知识重点】一、核电站核反响堆是核电站的心脏．它是人工控制链式反响的装置，能够使核能较缓和的开释出来．核电站的工作模式：是以核反响堆为能源，产生高压蒸汽，代替发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基真同样．如课本图所示，它主要由裂变反响堆、第一回路系统、第二回路系统及其余协助系统构成．4JzUR98iFE 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响装置。

氢弹：是一种靠惯性拘束、不需要人工控制而实现聚变的反响装置，它利用23H快速地聚变为4H，产生比原子弹更加激烈的爆炸。

4JzUR98iFE1H和1三、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必定量拥有高放射性的核废料；核武器的威力巨大，不单能摧毁地球上的生命，还可以使生态环境遇到严重损坏。

4JzUR98iFE【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 ，假如 1g 铀 235 完整裂变时产生的能量为 8.2 1010 J，而且假定产生的能量都变为了电能，那么，每年要耗费多少铀 235?<一年按 365 天计算）4JzUR98iFE学生回答：解：核电站每日的发电量为 W=Pt=3× 108× 24× 3600×1013，每年的发电量 W 总×1015而铀完整裂变时产生的能量为：J×10J 1 g10J因此，每年耗费的铀的量为：m 10151.15 102kg 4JzUR98iFE10kg10例题 2：水<包含海水）是将来的“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。