1、第六节 核能利用 第七节 小粒子与大宇宙,第四章 原子核,栏目链接,学 习 目 标,1了解核电站的工作原理 2了解核能利用的优缺点 3知道小粒子和大宇宙间的跨度,栏目链接,核反应堆,核电站如何获得核能？ 提示：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，从而获取核能。,1核反应堆的主要组成部分 如图所示为简化的核反应堆示意图,栏目链接,(1)核燃料：反应堆使用天然铀或浓缩铀(铀235占3%4%)制成铀棒，作为核燃料，释放核能 (2)中子减速剂：铀235具有易俘获慢中子，不易俘获快中子的特点而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速剂使它们的速度降下来常用作减速剂的物质有石墨
2、、重水或普通水 (3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法增减中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式反应的速度,(4)保护层：核反应堆外层是很厚的水泥壁可防止射线辐射出去(5)热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去 2核反应堆的用途(1)核电站利用反应堆发电(2)小型反应堆可以使核能作为动力制造核动力潜艇(3)进行各种原子核物理实验 3核电站、核能利用(1)核电站：利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电(2)特点：消耗燃料少，但经济效益跟火电站大体相同,栏目链接,1964年10月16日
3、，我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹试验，结束了中国无核时代 (1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量，由于裂变物质的体积超过临界体积而爆炸 完成核裂变反应方程式：铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么？产生这种反应的条件必须是什么？ (2)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线危害人体和污染环境，需采用哪些措施？(举两种),栏目链接,答案：(1) 链式反应 中子再生率大于1 (2)核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；放射性核废料要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理 课堂训练 1在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是(C) A使用浓缩铀 B改变铀块
4、的临界体积 C通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数 D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 解析：控制核反应的速度是靠调节中子数目来实现，即用镉棒吸收中子改变中子数目,认识粒子,什么是大爆炸宇宙模型？ 提示：大爆炸宇宙模型：大约150亿年前突然发生一次大爆炸，其后逐渐诞生出星球、星系、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,栏目链接,1“基本粒子”和新粒子 (1)电子、质子和中子：直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、质子和中子，于是很多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基
5、本的粒子然而，随着科学的进一步发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、中子等本身也是复合粒子，并且还有着自己的复杂结构，所以电子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子,(2)新粒子：1912年奥地利物理学家赫斯对宇宙射线观测时，发现了一些新粒子宇宙射线中粒子的能量很高，但数量很少人们用高能加速器进行实验，发现了更多的粒子如1932年发现了正电子，1937年发现了子，1947年发现了K子和子 2三大类粒子按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子 3夸克模型(1)夸克模型的提出：许多实验事实表明，强子是有内部
6、结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克(cuark),栏目链接,(2)夸克的分类：夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷分别为电荷的.每种夸克都有对应的反夸克 (3)夸克模型的意义：夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷 (4)夸克的“禁闭”：目前人们对夸克的认识还是很初步的，科学家们直到今天都还未捕捉到自由的夸克夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”能否解放被禁闭的夸克，是21世纪物理学面临的重大课题之一,下列说法中不正确的是( ) A目
7、前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构 B自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用 C反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象 D强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 解析：媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确反粒子与其对应的正粒子带等量异种电荷，反粒子与其对应的正粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确质子是最早发现的强子，故D正确 答案：B,课堂训练 2根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是(A) A夸克、轻子、胶子等粒子 B质子和中子等强子 C光子、中微子和电子等轻子 D氦核、氚核、氦子等轻核 解析：由大爆炸理论可知，大爆炸之后最早产生的粒子是夸克、轻子、胶子等粒子，故A选项正确,
