华东师大版科学九年级下册 第六章 第三节 核能的开发与放射性防护 课件

华东师大版科学九年级下册第六章 第三节 核能的开发与放射性防护一、知识目标：1.知道核裂变和核聚变能技术，目前的核电站使用的是核裂变技术。2.知道核电站的核心是核反应堆。3.知道太阳能的优点和目前利用太阳能的三种形式。二、能力目标：培养学生分析问题，解决实际问题的能力及查资料获取信息的能力。三、情感目标：1.了解我国的核电站现状，增强对学生的爱国主义教育。2.了解核聚变技术对根本解决能源问题的重大意义，树立为祖国服务的历史使命感。教学目标核能释放的两种途径？什么是链式反应？通过前面的教学我们已经知道链式反应如不加控制，就会在极短的时间内释放出大量的核能，发生猛烈的爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。如使原子核的裂变在可控制的条件下缓慢的进行，释放的核能就可有效的利用。目前我们已经掌握了控制裂变链式反应速度的方法，利用核能发电的电站叫做核电站。通过今天的学习，我们可以了解核电站的大致情况。复习导入一、核能开发的历史进程1. 1919年，英国卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，使其嬗变成氧原子。2. 1932年，查得威克发现中子3. 1934年，法国约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝，产生了一个磷的同位素，但很快放出正电子蜕变为硅。4. 卢瑟福（1933）和爱因斯坦（1935）均没有意识到原子能的实际利用近在眼前。新课导入核能开发的历史进程1. 1934年，意大利物理学家费米用中子轰击原子核，并发现通过石蜡减速之后的慢中子，裂核能力更强。费米因此获38年诺贝尔物理奖。2. 1938年，德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提出核裂变猜想，以解释铀实验。并称裂变过程要放出大量能量。3. 费米提出链式反应概念。4. 1939年9月1日，第二次世界大战正式打响核能开发的历史进程1. 1933年，爱因斯坦移居美国2. 1938年，费米逃往美国3. 德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、哈恩、盖革4. 1933年，匈牙利物理学家齐拉德（1898－1964）已经意识到核能的开发可能用于军事5. 1935年，建议物理学家暂缓发表研究成果6. 1939年，玻尔认为核能利用为时尚早7. 1939年，说服美国政府抢在德国之前抓紧研制原子弹。爱因斯坦、萨克斯、罗斯福核能开发的历史进程1. 1940年，美国政府正式大量拨款，启动“曼哈顿工程”，格罗夫斯将军为行政首脑2. 1941年12月－1942年12月，费米在芝加哥研制原子反应堆3. 铀235、钚239的提纯4. 1943年1月－1945年7月。奥本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。5. 7月16日凌晨5时30分，第一颗铀原子弹试爆成功。比一千个太阳都亮。6. 曼哈顿工程：动员50万人，耗费22亿美元，占用全国三分之一的电力核能开发的历史进程1. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国造不出原子弹2. 科学家的犹豫：继续干吗？缺乏政治和道义上的支持不干吗？不符合现代科学技术的精神好的理由：应该让全人类知道它的威力3. 齐拉德、爱因斯坦的态度4. 1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；8月9日，钚弹胖子投在长崎核能开发的历史进程1. 核军备竞赛：盟国之争2. 45年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹3. 1949年8月，苏联成功地进行了核实验4. 1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹5. 1953年8月，苏联研制氢弹成功6. 1952年10月3日，英国研制成功原子弹7. 1960年2月13日，法国研制成功钚弹8. 1964年10月16日，中国试爆成功原子弹1. 1公斤核燃料相当于2500吨煤2. 1954年，苏联建成第一座小型原子能电站；1956（英国），1957（美国）3. 核电站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕4. 1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效5. 1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故，由于多重安全系统发挥作用，后果不严重6. 核聚变核能开发的历史进程核裂变二、核能与核能利用 核裂变(nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。 铀-235的裂变与核武器 发生链反应爆炸 足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1 kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。 任何有核反应堆的国家都不难得到爆炸级的裂变材料，原子弹的基本设计又如此简单，从而为防止核武器扩散带来了困难。 核反应堆 通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的自持链反应(self-sustaining chain reaction)。 前苏联于1954建成世界上第一座核电站；至今已有30多个国家和地区的400多座核电站处在运行之中。 右图列出1995年一些国家核电占各自总电力的百分率。 第二次世界大战结束后，科学家迅速将原子能的利用转向和平用途。核聚变核聚变(nuclear fusion) 由两个或多个轻核聚合形成较重核的过程。热核武器 以聚变反应为基础的核武器 氢弹就是利用装在其内部的一个小型铀原子弹爆炸产生的高温引爆的。人工核反应 人工核反应是指原子核受中子、质子、α粒子、重粒子(例如原子核 )等轰击而形成新核的核嬗变过程(nuclear transmutation) 。1919年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应: 人工核反应的实现, 使科学家在实验室合成已知元素的新核素和新的化学元素成为可能 。185Hf(1992)、208Hg(1992)、237Th(1993)、239Pa(1995)、175Er(1996)、235Am(1996)、135Gd(1996)、121Ce(1997)、186Hf(1998)、209Hg(1998)、238Th(1999)、125Nd(1999)、128Pm(1999)、129Sm(1999)、139Dy(1999)、139Tb(1999)和137Gd(1999)。 我国科学家合成的19种新核素： 90Ru(1991)和202Pt(1992) 分别由中国原子能科学研究院（北京）和上海原子核研究所合成。超铀元素的合成第一个“超铀元素”（transuranium elements)的合成1940年1970年2. 第一个“超锕系元素”（transactinide elements)的合成合成的困难： 随着质子数越来越多，质子间的库仑引力越来越大，原子核也越来越不稳定。放射性的应用射线疗法(radiation therapy)是指用高能射线治疗疾病的方法，它是人类战胜癌症的一种重要武器。三、我国的核能事业1. 我国用了短短4年时间完成了原子弹的研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。2. 1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年甚至几十年才完成的工作.我国第一颗原子弹我国第一颗氢弹1. 我国第一座实验性反应堆是在1954年6月建成投入运行的，我国自行设计研制、建造的秦山核电站已经运行发电了；广东大亚湾电站第一期工程也已建成，并运行发电了，全部建成后年发电量可达100亿度。2. 因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以保证核电站的安全运行。我国对核电站的安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全局，保证核能的安全应用。我国第一座核电站——浙江秦山核电站于 1991年建成发电。浙江秦山核电站广州大亚湾核电站。这是我国大陆第一座大型商用核电站广东岭澳核电站1. 原子核能是在怎样的社会历史背景下诞生的？2. 核电站的发展有哪几个阶段？各个阶段的技术特征是什么？3. 怎样理解核技术的正负效应？ 本节主要参考书1. [美]费米等 《第一座核反应堆》 (科学出版社)2. 翟秀静等 《新能源技术》 (化学工业出版社)3. 马栩泉 《21世纪可持续能源丛书——核能开发与应用》 (化学工业出版社)4. 卢正中 《世界能源发展趋势》 （台湾正中书局）谢谢观赏