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按现在的能源消耗速度，世界上的石油、天然气和煤等生物化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽。1945年8月6日和8月9日，美国将两颗外号为“小男孩”和“胖子”的原子弹，分别投到日本的广岛和长崎，原子弹爆炸时释放出的巨大能量将两座城市在瞬间化为废墟。8月15日日本无条件投降。小男孩胖子爆炸区1.6公里内的所有生物全都荡然无存。离发射场800米的一座32吨重的钢塔成了一堆扭曲的废物。发射场周围800米的沙粒被融化成玻璃体，绿色透明似翡翠。广岛市80％的建筑物化为灰烬，6.8万人当场丧生，5年后因原子弹死亡人数达到24.7万人；长崎市60％的建筑物被摧毁，当场伤亡8.6万人，5年后共死亡14万人。该地区核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污染，患了各种怪异的后遗症，在随后几年中，又有大批人痛苦地死去。惨痛的历史原子核（正）核外电子（负）质子（正）中子（不带电）卢瑟福提出的原子核式结构一、裂变和聚变1、原子核是可以改变的，且在有些改变的过程中会释放出巨大的能量，这种能量称原子核能，简称核能，俗称原子能。2、获得核能的途径有：重核裂变和轻核聚变。使原子核分裂或聚合放出的能量把质量较大的原子核分裂成质量较小的核释放出核能的反应。科学家们发现用中子轰击铀235时，铀核会分裂成大小差不多的两部分，这种现象叫做裂变.1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧所放出能量.（1）核裂变（1）核裂变质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量较小的新原子核，并释放出能量的过程。原子弹――根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！链式裂变反应示意图，中子就像“点燃”核燃料的火柴中子就像“点燃”核燃料的火柴用中子轰击铀核，使铀核发生裂变,放出能量。铀核分裂时，还同时放出2-3个中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变。这些铀核分裂时，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变，于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间（约百万分之几秒）会释放出大量核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。链式反应:重核裂变一个中子（伴随能量释放）氚核氘核氦核聚变反应示意图氢弹爆炸时的情景（2）核聚变2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。氢弹就是根据核聚变的原理制成的，威力比原子弹还要大。聚变又叫热核反应一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能.一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍.聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫热核反应.自然界中的热核反应自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，在那里就进行着大规模的聚变反应.太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的.可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量.你知道太阳为什么温度怎么高吗?能量哪里来的?核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。我国第一颗原子弹爆炸时的情景我国第一颗氢弹爆炸时的情景1964年10月16日，我国爆炸了第一颗原子弹，成功地进行了第一次核试验。原子弹爆炸的成功吸引了全世界的目光，一夜之间中国跨进了核大国行列，全世界刮目相看。二、核能的和平利用――核电站如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来.为此，人们制成了一种专门装置——核反应堆.核反应堆能缓慢、平稳地释放核能.核反应堆核能的和平利用－－核电站思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？核能→内能→机械能→电能核能的和平利用－－核电站秦山核电站大亚湾核电站1994年底，全世界核电站的发电量已经占总发电量的17%。我国十分重视核能的利用，目前，秦山核电站和大亚湾核电站已经运行发电，几座新的核电站正在建设之中。人们虽然能够控制裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。科学家一直致力于探索核聚变的控制途径。一项由欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国共同参与的重大国际合作项目——国际热核聚变实验堆计划，其目标是建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，验证和平利用聚变能的科学和技术可行性，并将在本世纪中叶实现利用聚变能发电，造福人类社会。受控核聚变能够为人类提供几乎取之不尽的理想洁净的能量，人类一旦能够稳定地获取核聚变能，将不再有“能源危机”。*和平利用聚变产生的核能是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.受控核聚变：作为一种新能源，有着显著的特点，一是核燃料丰富，二是不污染环境。但是核聚变需要在极高的温度下才能进行，现在人类还不能象控制核裂变那样控制核聚变。虽然现阶段在这方面已取得一定的成果，但要真正安全、和平地利用核聚变，还要经过长期的努力。法国1980年到1986年间核电占总发电量的比例由24％提高到70％，在此期间法国总发电量增加40％，而排放的硫氧化物却减少了9％，尘埃减少了36％，大气质量有明显改善。核电站的优缺点：优点：1.核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能。2.核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对环境的污染比火力发电站小得多。3.从长远看，核能发电成本低于火力发电。缺点：现在世界上运行的核电站都是通过受控裂变释放的能量发电的，但是，核裂变使用的核燃料储量非常有限，开采成本高，存在着临界事故和放射性物质泄露等潜在问题，且核裂变所生成的核废料可能对环境造成污染。核电站的安全性发展核电站，应优先关注安全性。核电引起的安全问题主要在两个方面：一是核反应万一失控，会损坏设备，引起放射性物质泄漏；二是放射性废料处理不当，会导致环境污染。世界上曾发生了几次较大的核电事故。1986年，苏联切尔诺贝利核电站发生严重的核电事故，事故的原因是工作人员违反操作规定，导致反应堆过热，发生一系列的爆炸，使得放射性物质泄漏到周围环境中，造成了重大损失。2011年，日本福岛核电站在里氏9.0级地震和海啸袭击后出现的核泄漏事故，引发全球有核电国家对核电站的安全检查与反思。为了防止核电站事故的发生，核电站的反应堆都有一系列的防护措施，设置了多道安全屏障。对核电站放射性废料的处理，先在核电站内专用的废物库暂存（我国规定暂存时间为5年），然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的处置场永久存放，一般存放几百年。每一次核泄漏事故对全球的核电发展是一把双刃剑，都会让核电发展吸取经验，升级防范措施。随着科学和技术的发展，人们将会制造出更安全的核反应堆，也期待着受控核聚变技术早日走向成熟。放射性放射性物质的标志放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。早在100多年前，科学家贝可勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。原子核的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么呢？科学家发现，各种放射性元素放出的射线中包括α、β和γ三种射线。α射线是带正电的高速运动的氦原子核流。β射线是带负电的高速运动的电子流。γ射线是能量很高的电磁波。这三种射线穿透物质的能力也不同，α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。β射线穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板。γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。放射性现象在工业、农业、医疗等领域都有广泛应用。工业上利用放射线来测量物体厚度。农业上利用放射线照射种子，使种子发生变异，培育新的优良品种；利用放射线还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症，因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。人类一直生活在有放射线的环境中。我们日常生活中的一些用品含有放射性物质，周围的一些岩石中也有放射性物质，地球上的每个角落都有不断的来自宇宙的射线，等等。由于这些辐射都在安全剂量范围之内，对我们人体没有伤害。然而，过量的辐射对人体和动物的组织都有破坏的作用。因此，在使用放射性物质时，必须注意安全，也要防止放射性物质对空气、水、生活用品等的污染。核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核安全。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。第二道屏障是壁后为175毫米钢板制成的反应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳既能抵御外部破坏。α射线：带两个单位正电荷（氦核）β射线：带一个单位负电荷（电子）γ射线：不带电（中子）核能裂变质子中子核外电子原子核聚变应用原子弹核电站氢弹获得核能的途径有：裂变：把质量较大的原子核分裂成质量较小的核释放出核能的反应。聚变：较质量较轻的核结合成质量较大的核释放出核能的反应核能：使原子核分裂或聚合放出的能量二、核能的和平利用－－核电站1、能量转化：核能热能机械能电能2、我国第一座自行设计建造的核电站：－－秦山核电站3、存在的问题：－－放射性污染科学·技术·社会·环境放射线的来源从扇形图中可以看出，人体日常接受的放射线中，有约82%来自于本底辐射。本底辐射是自然界中普遍存在的，它的放射源有很多，有些来自太空，有些则来自地球上的物体，如岩石或土壤中的铀经过衰变产生的氡放射出来的。在我们的周围，可以进行少剂量放射的物质几乎随处可见：房屋中的木头、砖块，衣服的布料，日常食品，甚至我们的身体。由生活环境、生活方式所带来的放射剂量可能比本底辐射还要多。香烟中含有许多放射性物质；生活在海拔高的地方或经常坐飞机，会增加宇宙射线对身体的辐射；医院里产生的放射性废弃物；核反应堆产生的放射性废弃物；等等。