《核能利用与环境保护》参考教案.docVIP

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核能利用与环境保护

三维教学目标

1、知识与技能

（1）知道什么是核反应和核电站的原理；

（2）知道原子弹和氢弹的原理；

（3）知道核能的优势及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。

2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。

3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。

教学重点：核电站和核武器反应过程中遵循的规律。

教学难点：核电站和核武器反应过程中遵循的规律。

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：

（1）挂图，实验器材模型，课件等；

（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

一、核电站

核能发电的原理和水力、火力发电厂有同样的共通点，就是设法使涡轮机转动，以带动发电机切割磁场，将机械能转变为产生电能。其中主要的不同点在于推动涡轮机所用的动力来源。水力电厂以大量的急速流动水(例如由水坝或瀑布引出)直接推动涡轮机，而核能电厂与火力电厂则利用大量高温、高压之水蒸气推动涡轮机，其中核能电厂是靠核分裂所释放出的能量、火力电厂则是靠燃烧煤炭、石油或天然气等化石燃料以产生蒸汽。

核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍)，比较起来所以需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%--4%，其余皆为无法产生核分裂的铀238。

举例而言，核四厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气，需要143万吨，相当于每天烧掉201核能发电万桶家用瓦斯。换算起来，刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。

核能发电的原理图示

二、原子弹

原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置。

在原子弹中，利用高效炸药的聚心爆炸，将两块或多块浓缩度为90%以上的高纯度核装料，

原子的链式反应的形成：

一种方法是将浓度90%以上的高纯度核装U每块都达不到临界体积。利用普通炸药引爆，使两块U92235挤合到一起，达到临界体积，同时中子源释放中子引起链式反应，从而引发剧烈爆炸。

另一种方法是“内爆法”，将没有达到临界状态的裂变材料，被放在周围的炸药变成超临界状态，同时提供一些中子，使裂变链式反应能持续进行，从而发出巨大的能量。有两种实现的方法，即枪法和内爆法。

核能发电与核子武器完全不同，主要差别在于:

1.核能发电借着控制棒来控制能量释放的速率，使能量慢慢释放出来;而原子弹要的就是不受任何控制的瞬间爆炸。打个比方，核能电厂就像比VOLOV更重视安全，有7重煞车的高级房车能跟一辆没有煞车横冲直撞的货柜车相提并论吗？

2.核能发电用的是3～5%浓度的核燃料，与原子弹使用浓度90%的铀235，后果当然不同！比方来说，浅酌一杯冰啤酒能消暑解渴，如果喝一杯浓度90%的药用酒精，恐怕就得送医急救了。火力发电简图(燃烧化石燃料产生水蒸气带动涡轮机发电)(与火力发电一样，只是产生水蒸气的方法不同)

三、核能的优势与危害

核能的开发利用是一个循序渐进的长期进程，按其科技难度和实现产业化的前景展望，大致可分为三个阶段：第一阶段是热中子反应堆，第二阶段是快中子增殖堆，第三阶段是可控聚变堆。这三阶段需要互相衔接和交叉，逐步进入实用，实现产业化。积极发展核电，因为核能有其无法取代的下列优点：

(1)核能是地球上储量最丰富的能源，又是高度浓集的能源。1t金属铀裂变所产生的能量，相当于270万t标准煤。地球上已探明的核裂变燃料，即铀矿和钍矿资源，按其所含能量计算，相当于有机燃料的20倍，只要及时开发利用，便有能力替代和后续有机燃料。更进一步说，地球上还存在大量的聚变核燃料氘，能通过聚变反应产生核能。1t氘聚变产生的能量相当于1100万t标准煤，氘即重水中的“重氢”，普通水中有七千分之一的重水，故地球上存在约40万亿t氘。所以聚变反应堆成功以后，能源真可谓取之不尽，用之不竭，人类将不再为能源问题所困扰。

(2)核电是清洁的能源，有利于保护环境。目前世界上大量燃烧有机燃料的后果是足堪忧虑的。燃烧后排出大量的二氧化硫、二氧化碳、氧化亚氮等气体，不仅直接危害人体健康和农作物生长，还导致酸雨和大气层的“温室效应”，破坏生态平衡。比较起来核电站就没有这些危害。核电站严格按照国际上公认的安全规范和卫生规范设计，对放射性三废，原则上是回收处理储存，不往环境排放，排往环境的只是处理回收后残余的一点尾水尾气，数量甚微，对环境没有实质性的影响。

(3)核电站坚持安全第一、质量第一的方针，正确设计、高质量建造和按规范运行的