22.2 核能（考点解读）（原卷版）

222 核能（考点解读）（原卷版） 1、核能及其优点和可能带来的问题 （1）核能：①原子核是由质子和中子靠强大的核力紧密结合在一起的，一旦原子核分裂 或 聚合，就能释放出巨大的能量，这就是核能。②获得核能的两种途径：核裂变和核聚变。 （2）核能优点： ①只需要消耗很少的燃料就可以产生大量的电能； ②核电站可以大大减少燃料的运输量； ③核能能够解决能源不平衡分布的问题。 （3）核能缺点： ①核能属于一次能源，它是不可再生能源． ②核能存在核污染，一旦发生核泄漏事件，会产生放射性污染，会对地球生物造成伤害； ③核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。 （5）核能的和平利用方式：核电站。非和平利用方式：原子弹。 2、核电站发电过程中的能量转化 （1）核电站中能量转化过程是：通过核反应堆把核能转化为内能，得到高温的水蒸气， 水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能。 能量转化顺序为：核能→内能→机械能→电能。 3、核聚变 （1）将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这种 反应叫做聚变，也称为热核反应； （2）自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变。 （3）核裂变与核聚变的比较： 比较 裂变 聚变 定义 较大原子核分裂为较小原子核的 过程 质量很小的原子核结合成较大原子核 的过程 发生条件 中子轰击较大原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 应用或实例 原子弹、核电站 氢弹、太阳内部爆炸 （4）核能是原子核发生变化时释放的能量，不是原子核本身具有的内能。 4、核裂变 （1）用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能 量，这种反应叫做裂变； （2）原子核裂变时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他原 子核，导致一系列原子核持续裂变，释放出大量核能，这就是链式应；如图所示； 【考点1 核能及其优点和可能带来的问题】 【典例1-1】下列说法中，不属于核能优点的是（ ） ．核电站只需消耗很少的核燃料 B．它属于不可再生能源 ．核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体 D．核电站运行成本低于火力发电站 【典例1-2】（2021•铁锋区模拟）核电站的核反应堆中发生的是核 变；核电在一定程 度上解决了能源紧缺的问题，但核电站也存在一定的危害，其危害之一是： 。 【变式1-1】关于核能的优点，下列说法中不正确的是（ ） ．放出的热量多 B．加工、开采运输中费用少 ．安全、环保 D．无任何污染 【变式1-2】（2022•思明区二模）如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置一一东方 超环，它在1 亿度超高温度下运行了近10 秒。其反应原理与太阳类似，通过核 变， 释放巨大的核能，从而获得高温，因其 等优点，被认为是人类未来最有希 望的能源之一。 【考点2 核电站发电过程中的能量转化】 【典例2-1】（2023•成都模拟）日本发生的里氏9 级大地震引发了海啸及核泄漏，这是日 本二战后遭遇的最严重震灾，日本福岛核电站是目前世界上最大的核电站，如图所示为 核电站发电流程示意图。下列说法错误的是（ ） ．核电站主要是利用原子核的聚变进行发电的 B．地震和海啸的发生常常都伴有次声波的产生 ．核能与煤、石油、天然气都属于不可再生能源 D．核能发电中的发电机是根据电磁感应原理制造 【典例2-2】（2023•海州区校级三模）核电站是利用核 （选填“聚变”或“裂 变”）产生的能量发电的；在汽车刹车过程中，它的动能转化为地面、轮胎、空气的 能，但这些能量无法自动转化回去，这是因为能量的转移和转化是有 的。 【变式2-1】（2023•高新区校级模拟）近日空间高效斯特林热电转换试验装置顺利完成在 轨实验。其利用斯特林发动机带动发电机实现热电转化，斯特林发动机的简易结构如图 所示，热源加热热气缸内的气体，利用封闭气体的热胀冷缩实现发动机的运转。核燃料 是该装置的理想热源，此热电转换技术是空间新能源利用的关键技术之一。关于此技术 说法正确的是（ ） ．核燃料可利用核裂变产生核能，是可再生资源 B．热源通过做功的方式改变热气缸内气体内能 ．斯特林发动机将机械能转化成内能 D．发电机的工作原理是电磁感应 【变式2-2】（2023•振兴区校级一模）核电站通过可控 （选填“核裂变”或“核 聚变”）反应释放核能，核电站中的汽轮机带动发电机组发电，将机械能转化为 能，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【考点3 核聚变】 【典例3-1】（2023•本溪二模）我国未来的月球基地将利用可控核聚变来提供能量。下列 说法正确的是（ ） ．将核聚变装置用火箭发射到月球后质量会变小 B．核能属于二次能源 ．若成功实现可控核聚变，能量的转化将不再遵守能量守恒定律 D．月球基地与地球之间可以通过电磁波进行通信 【典例3-2】（2023•济南二模）2023 年4 月12 日21 时，中国“人造太阳”——大型核实 验装置“东方超环”（EST）取得重大突破，实现403 秒稳态长脉冲高约束模式等离子 体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世器纪录。如图所示，“东方超环” 的反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核 能，原子核能又转化为 ，从而获得上亿度的高温。 【变式3-1】（2023•莱芜区二模）如图所示是氢弹爆炸时的场景，氢弹的原理是（ ） ．链式反应 B．核裂变 ．电磁感应 D．核聚变 【变式3-2】（2023•乐东县二模）2023 年4 月12 日，我国有“人造太阳”之称的全超导托 卡马克 （选填“核聚变”或“核裂变”）实验装置（EST）创造了新的世界纪 录，成功实现了稳态高约束模式等离子体运行403 秒；太阳能是 （选填“可再 生”或“不可再生”）能源。 【考点4 核裂变】 【典例4-1】（2023•碑林区校级一模）我国铅基快中子反应堆研发工作取得重大突破，铅 基反应核心技术实现了自主化，并跻身世界领先水平。沿用此项技术，未来，我国将率 先推出只有集装箱大小的迷你型核电源装置“核电宝”，以下相关说法中正确的是（ ） ．“核电宝”装置将电能转化为核能 B．核能是可再生能源 ．核反应堆中进行的是核裂变 D．“核电宝”利用核能发电的整个过程，所有产物不会对人类造成任何危害 【典例4-2】（2023•鼓楼区校级三模）2022 年1 月1 日，“华龙一号”核电6 号机组首次 并成功，该核电站通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能，核 能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。手机是利用 传输信 号实现通讯的，相同时间内，5G 通讯传输的信息量约为4G 的10 倍，在相同介质中， 5G 信号的传播速度 （大于/等于/小于）4G 信号的传播速度。 【变式4-1】（2023•龙岗区二模）如图是核电站工作情况的方框图，以下关于核电站的说 法错误的是（ ） ．核能属于不可再生能源 B．核电站是利用可控的核裂变发电 ．核电站将核能全部转化为电能 D．核泄漏会引发严重环境污染 【变式4-2】（2023•黑山县模拟）核电站是利用 （选填“聚变”或“裂变”）时释放 的能量来发电的；电灯可以将电能转化为光能和内能，能量在转化的过程中总量 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 一、选择题。 1．（2021•长沙二模）最近，日本国会通过决议“计划将福岛核电站的核废料通过稀释后 排入大海进行处理”，此决议遭到了国际社会的强烈谴责，是对人类权益的极大危害， 下列说法正确的是（ ） ．核能是一次能源，且可再生 B．福岛核电站主要是以核聚变的方式来进行发电 ．核电站的能量转化情况是：核能→内能→机械能→电能 D．核电站的发电原理与太阳的热核反应相同 2．（2023•越秀区校级二模）核能发电过程如图，某一段时间，反应堆释放能量为E1，发 电机输出电能为E2，则（ ） ．E2一定小于E1 B．利用核能发电没有任何缺点 ．核反应堆里，铀发生聚变反应 D．汽轮机是热机的一种，它工作时，将机械能转化为内能 3．（2023•天河区二模）核能发电过程如图，某次反应堆释放能量为E1，至发电机输出电 能为E2，则（ ） ．核能属于可再生能源 B．E1可能小于E2 ．用废气供热可提高能源利用率 D．汽轮机工作时，将机械能转化为内能 4．（2023•济源二模）近年来，我国科技创新能力日益凸显：海域“可燃冰”（天然气水 合物）首次开采成功；新一代可控核聚变研究装置成功运行；“北斗+5G”实现L4 级无 人驾驶汽车的厘米级定位……关于上述科技成果，下列说法正确的是（ ） ．可燃冰属于可再生能源 B．5G 信号电磁波在空气中的传播速度为340m/s ．目前运行的核电站是利用核聚变获得核能的 D．北斗卫星与无人驾驶汽车之间通过电磁波传递信息 5．（2023•让胡路区校级一模）下列说法中正确的是（ ） ．核电站是利用核裂变来发电的 B．用毛皮摩擦橡胶棒，毛皮由于得到电子而带负电 ．在四冲程内燃机中，压缩冲程是将内能转化为机械能 D．构成物质的分子之间只存在引力 6．（2023•文圣区三模）（多选）嫦娥五号带回的月壤已经成功分发给十三家科研机构： 月壤中含有大量的氮三，可用于核聚变研究。下列说正确的是（ ） ．月壤从月球带回地球后，质量将变大 B．核能是不可再生能源 ．若能成功实现核聚变发电，就可突破能量守恒定律，制造出永动机 D．核能属于一次能源，电能属于二次能源 7．（2023•玉溪一模）（多选）中国科技工作者在各个领域一步一个脚印，一次次刷新 “中国高度”，实现科技强国。如图所示是我国近年取得辉煌成就的代表事件，下列有 关说法正确的是（ ） ．如图甲，“长征五号”遥五重型运载火箭加速上升，动能增大 B．如图乙，“天问一号”在火星上减速软着陆时，其运动状态不变 ．如图丙，中国“人造太阳”装置与太阳内部的核反应方式相同，都是核裂变 D．如图丁，“潜龙二号”在水下悬停时，机器人所受的浮力等于它的重力 二、填空题。 8．合理使用核能这一新能源，备受大家的关注：利用核能发电可以造福人类，而核武器却 使人类产生极大的危害。核能发电是利用了 ；氢弹是利用了 制成的。 （选填“核裂变”或“核聚变”） 9．（2022•南海区二模）2021 年4 月10 日，伊朗总统鲁哈尼下令启动伊朗纳坦兹核设施内 164 台R 6 ﹣型离心机，开始生产浓缩铀，其为核反应堆的重要燃料。核能发电是人类 利用核能的主要形式，它是利用 （选填“核裂变”或“核聚变”）进行工作； 与火力发电相比，核能发电的优点之一是核电站只需消耗很少的核燃料，最后可以产生 大量的 能；核电站发生重大事故时，为降低核电站周围的温度，用水对其冷却， 因为水的 较大。 10．（2023•青秀区校级一模）目前的核电站是利用原子核 （选填“核聚变”或 “核裂变”）释放的能量工作的。核电站发电时将核能转化为电能，但不能再由电能转 化为核能，这是因为能量的转化具有 。 11．（2023•无棣县二模）北京时间2023 年4 月2 日，以张家港城市命名的天龙二号火箭成 功点火起飞，将遥感卫星“爱太空科学号”送入太阳同步轨道。“爱太空科学号”是通 过 （填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传回遥感成像照片的。4 月 12 日素有“人造太阳”之称的中科院等离子研究所EST 装置，实现了403s 稳态运行。 它有类似太阳核 （填“裂变”或“聚变”）的反应机制，是探索终极能源的利 器。 12．（2023•香洲区校级三模）在煤、石油、电能三种能源中属于清洁能源的是 ， 它是 （选填“一次能源”或“二次能源”）。为核潜艇提供能量的装置是核 反应堆，在核反应堆中发生的是 （选填“核裂变”或“核聚变”） 13．（2023•裕华区校级二模）核能作为一种新型能源正在逐步被人们开发和利用，它属于 （选填“不可再生”或“可再生”）能源。核电站的核心设备是核反应堆，核反 应堆利用的是核材料发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）提供能量，如图是 核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→ →电能。 14．（2023•海州区校级三模）北京时间2023 年4 月7 日，全国首枚以地级市名字命名的 “连云港号”双曲线一号固体商业运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射。“连云 港号”是通过 （选填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传回遥感成 像照片的。4 月12 日素有“人造太阳”之称的中科院等离子研究所EST 装置，实现了 403s 稳态运行。它有类似太阳核 （填“裂变”或“聚变”）的反应机制，是探 索终极能源的利器。目前被人类广泛运用的核能是 能源（选填“可再生”或 “不可再生”）。 三、解答题。 15．（2022•章丘区二模）（1）2022 年3 月份的北京冬奥会上，中央广播电视总台研发的 一款特种摄像设备“猎豹”4K 轨道摄像机系统，被专门用于冬奥会速度滑冰赛事的转 播工作，让个别国家一贯喜欢作弊犯规的运动员无所遁形。摄像机是利用 （填 “u＞2f”或“2f＞u＞f”）范围内成缩小像的性质工作的，比赛中由于 运动员到 达终点时很难马上停下来。 （2）2021 年10 月16 日，长征二号运载火箭将神舟十三号载人飞船成功送入太空空间 站，火箭发射时用液体氢作燃料，这是因为液态氢的 大，返回舱进入大气层落回 地面过程中温度会升高，这主要是通过 方法使返回舱内能增加。 （3）2022 年4 月份，面对北约及其盟友的制裁，俄罗斯祭出了自己的能源与核武器两 大法宝来对应。能源武器主要是指作为 （选填“可再生”或“不可再生”）能 源的天然气出口；核武方面，俄罗斯成功试射了一枚“萨尔马特”洲际弹道导弹，它可 以携带利用核 （选填“裂变”或“聚变”）原理工作的原子弹。 16．请根据下述材料，回答下列问题： 核电站的工作原理 你知道吗，核电站的工作原理并不复杂，核心组件主要就是核燃料、控制棒、减速剂和 冷却剂。 核电站里的铀﹣235 会被制成直径1m 左右的二氧化铀，像纽扣电池一样一颗一颗地放 入“燃料棒”中。十几根“燃料棒”和几十根“控制棒”组成一捆，称为“核燃料组 件”。这些棒之间有孔隙，“冷却剂”在孔隙间流动，把核反应产生出来的热量带走， 这些热量用来发电。 核反应堆反应时，每个铀﹣235 原子裂捕获一个中子发生裂变时要释放2～3 个中子，所 释放的中子又能够引起其他的铀﹣235 原子核发生裂变。如果不控制核反应的剧烈程度， 核反应产生的热量就要失控。想要控制核反应的剧烈程度，可以通过吸收一部分核反应 产生的中子来实现，这个吸收中子的装置叫“控制棒”。“控制棒”在“核燃料组件” 中的体积越大，吸收的中子数就会越多。 除了“控制棒”，还要有“减速剂”。因为在裂变反应中，射出的中子有快有慢，只有 能量比较低、速度比较慢的那些中子才能有效地被其他的铀﹣235 原子核捕获，从而发 生裂变反应。某时刻捕获到中子的铀﹣235 原子核越多，裂变反应就越剧烈。“减速 剂”就是用一些质量轻的原子，反复和高速的中子碰撞，几次碰撞之后，中子的速度就 会慢慢降下来，以便于铀﹣235 原子核捕获。 铀﹣235 原子核裂变后产生的热量会被“冷却剂”﹣﹣水带走。水吸收热量后汽化成水 蒸气，这样水蒸气就能推动汽轮机从而带动发电机发电啦。 （1）核电站中的核反应属于 ；（选填“核裂变”或“核聚变”） （2）如果反应堆中的核反应过于剧烈，应该采取的措施是 。 ．将“控制棒”插入“核燃料组件”B 从“核燃料组件”中拔出“控制棒” （3）关于“减速剂”的作用，下列说法正确的是 。 ．可以加剧裂变反应 B 可以减缓裂变反应 可以增加核反应放出的中子 （4）核电站发电的全过程中，涉及到的主要能量转化有 。