魯科版高中物理選修35《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件新版

第四節(jié)核能利用與環(huán)境保護(hù)第四節(jié)核能利用與環(huán)境保護(hù)一、核電站

利用反應(yīng)堆中的核燃料裂變放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，叫做核電站。1.1公斤核燃料相當(dāng)于2500噸煤2.1954年，蘇聯(lián)建成第一座小型原子能電站；1956（英國），1957（美國）核電站發(fā)展歷程：一、核電站利用反應(yīng)堆中的核燃料裂變放出的3.核電站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕4.1986年4月26日切爾諾貝利核電站第4號(hào)機(jī)組發(fā)生爆炸。人為造成三道安全措施無效5.1979年3月28日三里島核電站二號(hào)堆事故，由于多重安全系統(tǒng)發(fā)揮作用，后果不嚴(yán)重6.核聚變3.核電站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕

前蘇聯(lián)于1954建成世界上第一座核電站；至今已有30多個(gè)國家和地區(qū)的400多座核電站處在運(yùn)行之中。右圖列出1995年一些國家核電占各自總電力的百分率。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，科學(xué)家迅速將原子能的利用轉(zhuǎn)向和平用途。前蘇聯(lián)于1954建成世界上第一座核電站；至今已有30多個(gè)國世界第一座核反應(yīng)堆

（天然鈾52噸、高純石墨1000多噸，總重1400噸）世界第一座核反應(yīng)堆

（天然鈾52噸、高純石墨1000多噸，總

我國第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在1954年6月建成投入運(yùn)行的，我國自行設(shè)計(jì)研制、建造的秦山核電站已經(jīng)運(yùn)行發(fā)電了；廣東大亞灣電站第一期工程也已建成，并運(yùn)行發(fā)電了，全部建成后年發(fā)電量可達(dá)100億度。因?yàn)殁櫤肆炎冇蟹派湫晕廴?，因而建設(shè)核電站時(shí)必須采用可靠的防護(hù)措施，防止放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以保證核電站的安全運(yùn)行。我國對核電站的安全非常重視，有專門負(fù)責(zé)安全監(jiān)督的核安全局，保證核能的安全應(yīng)用。我國第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在1954年6月建成投入秦山核電站秦山核電站魯科版高中物理選修3-5：《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件-新版1960年，美國的德累斯頓沸水堆核電站投入運(yùn)行，它主要由沸水堆本體、蒸汽給水系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成。目前這種類型的核電站所占比例僅次于壓水堆核電站，我國目前沒有這種類型的核電站。1968年，加拿大角坎杜堆核電站運(yùn)行，它由重水堆本體、一次冷卻回路、二次回路及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所站比例排在第三位，我國在建的秦山三期核電站即屬這種類型。1974年，法國建成了“鳳凰”示范快堆核電站，它由快中子堆本體、一回路鈉、二回路鈉、三回路水及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所占比例最小，它的最大特點(diǎn)是在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)核燃料的增殖，我國將建一座實(shí)驗(yàn)快（中子）堆。1960年，美國的德累斯頓沸水堆核電站投入運(yùn)行，它主要由沸水中國快堆在建設(shè)中中國快堆在建設(shè)中核武器的歷史進(jìn)程1.1919年，英國盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，使其嬗變成氧原子。2.1932年，查得威克發(fā)現(xiàn)中子3.1934年，法國約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁，產(chǎn)生了一個(gè)磷的同位素，但很快放出正電子蛻變?yōu)楣琛?.盧瑟福（1933）和愛因斯坦（1935）均沒有意識(shí)到原子能的實(shí)際利用近在眼前。核武器的歷史進(jìn)程1.1919年，英國盧瑟福用α粒子轟擊氮原1.1933年，愛因斯坦移居美國2.1938年，費(fèi)米逃往美國3.德國尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、哈恩、蓋革4.1933年，匈牙利物理學(xué)家齊拉德（1898－1964）已經(jīng)意識(shí)到核能的開發(fā)可能用于軍事5.1935年，建議物理學(xué)家暫緩發(fā)表研究成果6.1939年，玻爾認(rèn)為核能利用為時(shí)尚早7.1939年，愛因斯坦、薩克斯、羅斯福說服美國政府搶在德國之前抓緊研制原子彈。核武器的歷史進(jìn)程1.1933年，愛因斯坦移居美國核武器的歷史進(jìn)程1.1934年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通過石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強(qiáng)。費(fèi)米因此獲38年諾貝爾物理獎(jiǎng)。2.1938年，德國哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠(yuǎn)。奧地利女物理學(xué)家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實(shí)驗(yàn)。并稱裂變過程要放出大量能量。3.費(fèi)米提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)概念。4.1939年9月1日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響核武器的歷史進(jìn)程1.1934年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)1.1940年，美國政府正式大量撥款，啟動(dòng)“曼哈頓工程”，格羅夫斯將軍為行政首腦2.1941年12月－1942年12月，費(fèi)米在芝加哥研制原子反應(yīng)堆3.鈾235、钚239的提純4.1943年1月－1945年7月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子彈研制。5.7月16日凌晨5時(shí)30分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千個(gè)太陽都亮。6.曼哈頓工程：動(dòng)員50萬人，耗費(fèi)22億美元，占用全國三分之一的電力核武器的歷史進(jìn)程1.1940年，美國政府正式大量撥款，啟動(dòng)“曼哈頓工程”1.1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈2.科學(xué)家的猶豫：繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持不干嗎？不符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精神好的理由：應(yīng)該讓全人類知道它的威力3.齊拉德、愛因斯坦的態(tài)度4.1945年8月6日，鈾彈小男孩投到廣島；8月9日，钚彈胖子投在長崎核武器的歷史進(jìn)程1.1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈核核武器的歷史進(jìn)程1.核軍備競賽：盟國之爭2.1945年8月，斯大林下令抓緊研制原子彈3.1949年8月，蘇聯(lián)成功地進(jìn)行了核實(shí)驗(yàn)4.1952年11月1日，美國試爆第一顆氫彈5.1953年8月，蘇聯(lián)研制氫彈成功6.1952年10月3日，英國研制成功原子彈7.1960年2月13日，法國研制成功钚彈8.1964年10月16日，中國試爆成功原子彈核武器的歷史進(jìn)程1.核軍備競賽：盟國之爭

核武器

通過受控核裂變反應(yīng)獲得核能的裝置，可使裂變產(chǎn)生的中子數(shù)等于各種過程消耗的中子數(shù),以形成所謂的自持鏈反應(yīng)(self-sustainingchainreaction)。核武器通過受控核裂變反應(yīng)獲得核能的裝置

足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(criticalmass)。鈾-235的臨界質(zhì)量約為1kg，質(zhì)量超過1kg則發(fā)生爆炸。

任何有核反應(yīng)堆的國家都不難得到爆炸級(jí)的裂變材料，原子彈的基本設(shè)計(jì)又如此簡單，從而為防止核武器擴(kuò)散帶來了困難。足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(cri原子的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的形成：一種方法是將濃度90%以上的高純度核裝U每塊都達(dá)不到臨界體積。利用普通炸藥引爆，使兩塊U

92235

擠合到一起，達(dá)到臨界體積，同時(shí)中子源釋放中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而引發(fā)劇烈爆炸。原子的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的形成：另一種方法是“內(nèi)爆法”，將沒有達(dá)到臨界狀態(tài)的裂變材料，被放在周圍的炸藥變成超臨界狀態(tài)，同時(shí)提供一些中子，使裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能持續(xù)進(jìn)行，從而發(fā)出巨大的能量。有兩種實(shí)現(xiàn)的方法，即槍法和內(nèi)爆法。另一種方法是“內(nèi)爆法”，將沒有達(dá)到臨界狀態(tài)的裂變材料，被放在魯科版高中物理選修3-5：《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件-新版魯科版高中物理選修3-5：《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件-新版1964年10月16日中國爆炸了第一顆原子彈。1964年10月16日中國爆炸了第一顆原子彈。1967年6月17日中國爆炸了第一顆氫彈。1967年6月17日中國爆炸了第一顆氫彈。悼鄧稼先詞（張愛萍）

踏遍戈壁共草原，二十五年前，連克千重關(guān)，群力奮戰(zhàn)自當(dāng)先，捷音頻年傳。蔑視核訛詐，華夏創(chuàng)新篇，君視名利如糞土，許身國威壯河山，

功勛澤人間。悼鄧稼先詞三、核能的優(yōu)勢與危害核電是清潔的能源，有利于保護(hù)環(huán)境。目前世界上大量燃燒有機(jī)燃料的后果是足堪憂慮的。燃燒后排出大量的二氧化硫、二氧化碳、氧化亞氮等氣體，不僅直接危害人體健康和農(nóng)作物生長，還導(dǎo)致酸雨和大氣層的“溫室效應(yīng)”，破壞生態(tài)平衡。比較起來核電站就沒有這些危害。核電站嚴(yán)格按照國際上公認(rèn)的安全規(guī)范和衛(wèi)生規(guī)范設(shè)計(jì)，對放射性三廢，原則上是回收處理儲(chǔ)存，不往環(huán)境排放，排往環(huán)境的只是處理回收后殘余的一點(diǎn)尾水尾氣，數(shù)量甚微，對環(huán)境沒有實(shí)質(zhì)性的影響。三、核能的優(yōu)勢與危害核電是清潔的能源，有利于保護(hù)環(huán)境。目前世1957年10月10日，英格蘭西北部的溫德斯凱爾(現(xiàn)改名塞拉菲爾德)核電站的一座反應(yīng)堆起火，釋放出放射性云霧。核電站附近的農(nóng)場產(chǎn)品被禁售一個(gè)月，數(shù)十人因遭受核輻射而罹患癌癥死亡。1957年10月10日，英格蘭西北部的溫德斯凱爾(現(xiàn)改名塞拉魯科版高中物理選修3-5：《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件-新版魯科版高中物理選修3-5：《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件-新版第四節(jié)核能利用與環(huán)境保護(hù)第四節(jié)核能利用與環(huán)境保護(hù)一、核電站

利用反應(yīng)堆中的核燃料裂變放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，叫做核電站。1.1公斤核燃料相當(dāng)于2500噸煤2.1954年，蘇聯(lián)建成第一座小型原子能電站；1956（英國），1957（美國）核電站發(fā)展歷程：一、核電站利用反應(yīng)堆中的核燃料裂變放出的3.核電站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕4.1986年4月26日切爾諾貝利核電站第4號(hào)機(jī)組發(fā)生爆炸。人為造成三道安全措施無效5.1979年3月28日三里島核電站二號(hào)堆事故，由于多重安全系統(tǒng)發(fā)揮作用，后果不嚴(yán)重6.核聚變3.核電站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕

前蘇聯(lián)于1954建成世界上第一座核電站；至今已有30多個(gè)國家和地區(qū)的400多座核電站處在運(yùn)行之中。右圖列出1995年一些國家核電占各自總電力的百分率。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，科學(xué)家迅速將原子能的利用轉(zhuǎn)向和平用途。前蘇聯(lián)于1954建成世界上第一座核電站；至今已有30多個(gè)國世界第一座核反應(yīng)堆

（天然鈾52噸、高純石墨1000多噸，總重1400噸）世界第一座核反應(yīng)堆

（天然鈾52噸、高純石墨1000多噸，總

我國第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在1954年6月建成投入運(yùn)行的，我國自行設(shè)計(jì)研制、建造的秦山核電站已經(jīng)運(yùn)行發(fā)電了；廣東大亞灣電站第一期工程也已建成，并運(yùn)行發(fā)電了，全部建成后年發(fā)電量可達(dá)100億度。因?yàn)殁櫤肆炎冇蟹派湫晕廴?，因而建設(shè)核電站時(shí)必須采用可靠的防護(hù)措施，防止放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以保證核電站的安全運(yùn)行。我國對核電站的安全非常重視，有專門負(fù)責(zé)安全監(jiān)督的核安全局，保證核能的安全應(yīng)用。我國第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在1954年6月建成投入秦山核電站秦山核電站魯科版高中物理選修3-5：《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》課件-新版1960年，美國的德累斯頓沸水堆核電站投入運(yùn)行，它主要由沸水堆本體、蒸汽給水系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成。目前這種類型的核電站所占比例僅次于壓水堆核電站，我國目前沒有這種類型的核電站。1968年，加拿大角坎杜堆核電站運(yùn)行，它由重水堆本體、一次冷卻回路、二次回路及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所站比例排在第三位，我國在建的秦山三期核電站即屬這種類型。1974年，法國建成了“鳳凰”示范快堆核電站，它由快中子堆本體、一回路鈉、二回路鈉、三回路水及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所占比例最小，它的最大特點(diǎn)是在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)核燃料的增殖，我國將建一座實(shí)驗(yàn)快（中子）堆。1960年，美國的德累斯頓沸水堆核電站投入運(yùn)行，它主要由沸水中國快堆在建設(shè)中中國快堆在建設(shè)中核武器的歷史進(jìn)程1.1919年，英國盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，使其嬗變成氧原子。2.1932年，查得威克發(fā)現(xiàn)中子3.1934年，法國約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁，產(chǎn)生了一個(gè)磷的同位素，但很快放出正電子蛻變?yōu)楣琛?.盧瑟福（1933）和愛因斯坦（1935）均沒有意識(shí)到原子能的實(shí)際利用近在眼前。核武器的歷史進(jìn)程1.1919年，英國盧瑟福用α粒子轟擊氮原1.1933年，愛因斯坦移居美國2.1938年，費(fèi)米逃往美國3.德國尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、哈恩、蓋革4.1933年，匈牙利物理學(xué)家齊拉德（1898－1964）已經(jīng)意識(shí)到核能的開發(fā)可能用于軍事5.1935年，建議物理學(xué)家暫緩發(fā)表研究成果6.1939年，玻爾認(rèn)為核能利用為時(shí)尚早7.1939年，愛因斯坦、薩克斯、羅斯福說服美國政府搶在德國之前抓緊研制原子彈。核武器的歷史進(jìn)程1.1933年，愛因斯坦移居美國核武器的歷史進(jìn)程1.1934年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通過石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強(qiáng)。費(fèi)米因此獲38年諾貝爾物理獎(jiǎng)。2.1938年，德國哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠(yuǎn)。奧地利女物理學(xué)家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實(shí)驗(yàn)。并稱裂變過程要放出大量能量。3.費(fèi)米提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)概念。4.1939年9月1日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響核武器的歷史進(jìn)程1.1934年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)1.1940年，美國政府正式大量撥款，啟動(dòng)“曼哈頓工程”，格羅夫斯將軍為行政首腦2.1941年12月－1942年12月，費(fèi)米在芝加哥研制原子反應(yīng)堆3.鈾235、钚239的提純4.1943年1月－1945年7月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子彈研制。5.7月16日凌晨5時(shí)30分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千個(gè)太陽都亮。6.曼哈頓工程：動(dòng)員50萬人，耗費(fèi)22億美元，占用全國三分之一的電力核武器的歷史進(jìn)程1.1940年，美國政府正式大量撥款，啟動(dòng)“曼哈頓工程”1.1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈2.科學(xué)家的猶豫：繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持不干嗎？不符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精神好的理由：應(yīng)該讓全人類知道它的威力3.齊拉德、愛因斯坦的態(tài)度4.1945年8月6日，鈾彈小男孩投到廣島；8月9日，钚彈胖子投在長崎核武器的歷史進(jìn)程1.1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈核核武器的歷史進(jìn)程1.核軍備競賽：盟國之爭2.1945年8月，斯大林下令抓緊研制原子彈3.1949年8月，蘇聯(lián)成功地進(jìn)行了核實(shí)驗(yàn)4.1952年11月1日，美國試爆第一顆氫彈5.1953年8月，蘇聯(lián)研制氫彈成功6.1952年10月3日，英國研制成功原子彈7.1960年2月13日，法國研制成功钚彈8.1964年10月16日，中國試爆成功原子彈核武器的歷史進(jìn)程1.核軍備競賽：盟國之爭

核武器

通過受控核裂變反應(yīng)獲得核能的裝置，可使裂變產(chǎn)生的中子數(shù)等于各種過程消耗的中子數(shù),以形成所謂的自持鏈反應(yīng)(self-sustainingchainreaction)。核武器通過受控核裂變反應(yīng)獲得核能的裝置

足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(criticalmass)。鈾-235的臨界質(zhì)量約為1kg，質(zhì)量超過1kg則發(fā)生爆炸。

任何有核反應(yīng)堆的國家都不難得到爆炸級(jí)的裂變材料，原子彈的基本設(shè)計(jì)又如此簡單，從而為防止核武器擴(kuò)散帶來了困難。足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(cri原子的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的形成：一種方法是將濃度90%以上的高純度核裝U每塊都達(dá)不到臨界體積。利用普通炸藥引爆，使兩塊U

92235

擠合到一起，達(dá)到臨界體積，同時(shí)中子源釋放中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而引發(fā)劇烈爆炸。原子的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的形成：另一種方法是“內(nèi)爆法”，將沒有達(dá)到臨界狀態(tài)的裂變材料，被放在周圍的炸藥變成超臨界狀態(tài)，同時(shí)提供一些中子，使裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能持續(xù)進(jìn)行，從而發(fā)出巨大的能量。有兩種實(shí)現(xiàn)的方法，