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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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