【粤教版】高中物理选修3-5创新设计学练测(含解析):4-64-7 核能利用 小粒子与大宇宙.pdf

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第六节核能利用

第七节小粒子与大宇宙

[目标定位]1.了解裂变反应堆的工作原理.2.了解核电站和核能利用的优缺点.3.

了解小粒子和大宇宙间的空间跨度和时间跨度.

一、反应堆

1.核反应堆是人工控制链式反应的装置.它主要由以下几部分组成:

(1)燃料:铀棒;

(2)减速剂:铀235容易捕获慢中子发生反应,采用石墨、重水作减速剂;

(3)控制棒:为了控制能量释放的速度,就要想办法减少中子的数目,采用在反

应堆中插入镉棒的方法,利用镉吸收中子强的特性,就可以容易地控制链式反应

的速度.

2.工作原理:核燃料裂变释放的能量,使反应区温度升高.

3.能量输出:利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内、外循环流动,把反应

堆内的热量传输出去,用于发电.

4.核污染的处理:修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变反应放出的各种射线,核

废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,埋入深地层来处理.

二、核电站、核能利用

1.核电站

利用反应堆工作时释放的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,这就是核电站.

2.核能利用

(1)核力发电;

(2)核动力;

(3)原子核物理实验制造各种放射性同位素.

三、小粒子与大宇宙

1.从小粒子到大宇宙——空间跨度

(1)大爆炸宇宙模型:大约150亿年前突然发生一次大爆炸,其后逐渐诞生出恒

星、星团、脉冲星、超新星、黑洞以及被称作类星体的遥远发光体等,经历150

亿年演化成今天的宇宙世界.

-1527

(2)人类所能研究的物质世界的空间尺度:约从10_m到10_m,共跨越了约

42个数量级.

2.从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度

18

(1)宇宙的年龄的数量级:10_s.

(2)微观粒子的最短寿命:10-25_s.

-2518

(3)物质世界的时间尺度:约从10_s到10_s,跨越了将近43个数量级.

预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中

问题1

问题2

问题3

一、核反应堆

裂变反应堆是核电站的心脏,它是一种人工控制链式反应的装置,可以使核能较

平缓地释放出来,裂变反应堆的结构和工作原理如下表:

组成部分材料作用

裂变材料

235

浓缩铀(U)提供核燃料

(核燃料)92

慢化剂石墨、重水

使裂变产生的快中子减速

(减速剂)和普通水

吸收减速后的中子,控制反

控制棒镉

应速度

反射层石墨阻止中子逃逸

产生高温蒸汽,推动汽轮发

热交换器水

电机发电

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