第十章 · 第二节
核能
裂变 · 链式反应 · 聚变 · 核电站 · 核能的和平利用
📖 知识点学习
🎯 学习目标
- 了解核裂变和链式反应的概念
- 了解核聚变（热核反应）的概念
- 知道核电站的工作原理
- 了解核能的和平利用和安全防护
知识点一：核能的概念
⚛️ 核能
核能是原子核发生裂变或聚变时释放的巨大能量。
核能的能量密度极高：1kg铀-235完全裂变释放的能量相当于燃烧2500吨标准煤。
知识点二：核裂变与链式反应
💥 核裂变
核裂变是较重的原子核分裂成两个较轻原子核的过程，同时释放大量能量。
常用的裂变材料是铀-235和钚-239。
🔗 链式反应
用中子轰击铀-235原子核，使其裂变并释放出2-3个新的中子，这些中子又去轰击其他铀核，引发更多裂变，形成链式反应。
链式反应在极短时间内释放巨大能量。
💡 链式反应的控制
- 不加控制：瞬间释放全部能量→核弹（原子弹）
- 加以控制：缓慢释放能量→核反应堆（核电站）
- 控制方法：用控制棒（如镉棒）吸收多余中子，控制反应速度
知识点三：核聚变
☀️ 核聚变
核聚变是两个较轻的原子核结合成一个较重原子核的过程，同时释放更大能量。
常见聚变反应：氢的同位素氘和氚聚合成氦。
聚变需要在极高温度下进行，因此也叫热核反应。
氢弹：利用不可控核聚变释放巨大能量
太阳：内部持续进行核聚变，是太阳能的来源
聚变释放的能量比裂变更大
聚变燃料（氘）可从海水中提取，几乎取之不尽
可控核聚变目前仍在研究阶段，尚未实现商用
知识点四：核电站
🏭 核电站
核电站利用可控核裂变释放的能量来发电。
能量转化：核能 → 热能 → 机械能 → 电能
💡 核电站的优缺点
优点：① 不排放CO₂等温室气体 ② 能量密度高，燃料用量少 ③ 发电成本低
缺点：① 核废料处理困难 ② 存在核泄漏风险 ③ 建设成本高
📝 例题精讲
💡 提示：点击「下一步」按钮，逐步查看详细解题过程
比较核裂变和核聚变的区别，分别说明它们的应用。
🔍 解题过程
1
核裂变：
定义：较重的原子核分裂成两个较轻的原子核
材料：铀-235、钚-239
触发：中子轰击
条件：较容易实现，室温下即可
2
核聚变：
定义：两个较轻原子核结合成一个较重原子核
材料：氢的同位素氘和氚
触发：极高温度（上亿度）
条件：极难实现，也叫热核反应
3
应用对比：
裂变应用：
① 不可控→原子弹
② 可控→核电站（已商用）
聚变应用：
① 不可控→氢弹
② 可控→仍在研究阶段（未商用）
③ 自然界→太阳发光的能源
✅ 裂变：重核分裂，核电站/原子弹；聚变：轻核结合，氢弹/太阳
简述核电站的工作原理和能量转化过程。
🔍 解题过程
1
核电站工作原理：
① 核反应堆：可控核裂变产生热能
② 控制棒：吸收多余中子，控制反应速度
③ 冷却剂：将反应堆产生的热量带出
2
能量转化过程：
核能（裂变释放）→ 热能（加热水产生蒸汽）→ 机械能（蒸汽推动汽轮机转动）→ 电能（发电机发电）
3
核电站与火电站的区别：
火电站：燃烧煤/天然气产生热能→排放CO₂等废气
核电站：核裂变产生热能→不排放温室气体
核电站更清洁，但需要妥善处理核废料和防止核泄漏。
✅ 核能→热能→机械能→电能；控制棒控制反应速度
✏️ 练习巩固
💡 提示：每道题作答后会立即显示解析，请认真思考后再作答
核电站是利用什么原理发电的？
A可控核裂变
B可控核聚变
C不可控核裂变
D燃料燃烧
原子弹利用的原理是？
A不可控核裂变
B不可控核聚变
C可控核裂变
D可控核聚变
关于核聚变，下列说法正确的是？
A核聚变是重核分裂成轻核
B核聚变需要极高温度，也叫热核反应
C可控核聚变已经实现商用
D氢弹利用核裂变
核电站中控制棒的作用是？
A产生中子引发裂变
B吸收多余中子，控制反应速度
C冷却反应堆
D直接发电
🧠 知识点问答
老师来考考你！下面的问题都来自本节课的知识点，看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦！