地方公務員考試

您當前位置:公務員考試網 > 備考 > 公共基礎知識 > 2020江蘇公務員考試公共基礎知識:核能與中國的核安

2020江蘇公務員考試公共基礎知識:核能與中國的核安全

2019-09-18 08:50:18 公務員考試網 http://www.korxch.icu/ 文章來源:華圖教育

核能與中國的核安全

9月3日,國務院新聞辦發表《中國的核安全》白皮書。這是中國發表的首部核安全白皮書。核能是人類歷史上一項非常偉大的發明,今天我們就來了解一下關于核能的故事。

發現核能

核能,亦稱為原子能,是通過核反應從原子核釋放的能量。核能的發現離不開19世紀末到20世紀初西方科學家的探索,他們為核能的發現和應用奠定了基礎。

19世紀末英國物理學家湯姆遜發現電子,人類逐漸揭開了原子核的神秘面紗。

1895年德國物理學家倫琴發現了X射線。

1896年法國物理學家貝克勒爾發現了放射性。

1898年居里夫人與居里先生發現放射性元素釙。

1902年居里夫人發現了放射性元素鐳。

1905年,愛因斯坦提出了著名的質能轉換公式——E=mc²,E=能量,m=質量,c=光速,這個公式闡述了能量與質量間相互關系。

1914年英國物理學家盧瑟福通過實驗,確定氫原子核是一個正電荷單元,稱為質子。

1935年英國物理學家查得威克發現了中子。

1938年德國科學家奧托·哈恩用中子轟擊鈾原子核,發現了核裂變現象。

進入20世紀中期,核能運用開始進入實踐階段。

1942年12月2日美國芝加哥大學成功啟動了世界上第一座核反應堆。

1945年8月6日和9日美國將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長崎。

1954年蘇聯建成了世界上第一座商用核電站——奧布靈斯克核電站。

從此人類開始將核能運用于軍事、能源、工業、航天等領域。美國、俄羅斯、英國、法國、中國、日本、以色列等國相繼展開核能應用研究。

核知識

(一)原子與原子核

原子指化學反應不可再分的基本微粒,但在物理狀態中可以分割。原子分為原子核與核外電子,原子核又由質子和中子組成。原子核的能量被釋放之后就是核能。

根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬于哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。

(二)同位素

質子數相同而中子數不同的原子被稱為同位素。簡單的說同位素就是指某個元素的各種原子,它們具有相同的化學性質。例如:氫有三種同位素,H氕、D氘(又叫重氫)、T氚(又叫超重氫);碳有多種同位素,12C、13C和 14C等。按質量不同通常可以分為重同位素和輕同位素。

(三)鈾同位素

鈾(U)是自然界中能夠找到的最重元素,呈銀白色,具有硬度強、密度高、可延展、有放射性等特征。1789年由馬丁·海因里希·克拉普羅特發現。天然鈾含有三種同位素:238U、235U和234U,均帶有放射性,擁有非常長的半衰期(數10萬年~45億年)。鈾化合物早期用于瓷器的著色,在核裂變現象被發現后用作為核燃料。

(四)核反應

核裂變是指由重的原子核(主要是指鈾核或钚核)分裂成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應形式。原子彈或核能發電廠的能量來源就是核裂變。其中鈾裂變在核電廠最常見,通過鏈式反應原子核釋放巨大能量產生核能,故核能也被稱為核裂變能。

核衰變,是不穩定的放射性核放射出射線后衰變為另一種核或衰變為能量較低的核的過程。1896年法國科學家A.H.貝可勒爾研究含鈾礦物質的熒光現象時,偶然發現鈾鹽能放射出穿透力很強可使照相底片感光的不可見射線,這就是衰變產生的射線。經過多年細致研究,弄清楚這種放射性是鈾、釷、鐳等原子核的性質,與環境溫度以及所處的化學狀態無關;放射性放出的射線有3種:①α射線,具有最強的電離作用,穿透本領很小。②β射線,電離作用較弱,穿透本領較強。③γ射線,電離作用最弱,穿透本領最強。人們利用地殼演示中存在的微量放射性元素衰變規律,可以測定地球的年齡(46億年)。

核聚變,也叫做熱核反應,是指由質量小的原子(主要是指氘),在一定條件下(如超高溫和高壓,只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛),讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦),在這個碰撞過程中大量電子和中子逃離原子核的束縛而釋放出來,從而產生巨大的能量釋放。

核聚變具備核裂變沒有的優勢:

(1)核聚變釋放的能量比核裂變更大

(2)無高端核廢料,可不對環境構成大的污染

(3)燃料供應充足,地球上重氫有10萬億噸(每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚變產生的能量相當于300升汽油)。

但核聚變反應技術要求極高,目前人類還沒有辦法,對它們進行較好的利用。

(太陽的能量來自它中心的熱核聚變)

核能利用

(一)核能發電

核能發電過程:核能→水和水蒸氣的內能→發電機轉子的機械能→電能。

1954年,蘇聯建成世界上第一座裝機容量為 5兆瓦(電)的奧布寧斯克核電站。到1966年,核能發電的成本已低于火力發電的成本。核能發電真正邁入實用階段。

中國自行設計建造的30萬千瓦(電)秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站于1987年開工,于1994年全部并網發電。

核能應用作為緩和世界能源危機的一種經濟有效的措施有許多的優點:

其一,核能有巨大威力。1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量,約等于2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。核聚變反應釋放的能量則更巨大。據測算1公斤聚變原料可以使一列火車行駛40萬公里,相當于地球到月球的距離。但需要注意的是,核能是不可再生的能源。

其二,污染少。核能屬于清潔能源,核電站基本上不排放污染環境的物質。據統計,核電站正常運行的時候,一年給居民帶來的放射性影響,還不到一次X光透視所受的劑量。

其三,安全性強。從第一座核電站建成以來,全世界投入運行的核電站達400多座,30多年來基本上是安全正常的。

(二)核武器

核武器包括氫彈、原子彈、中子彈、三相彈、反物質彈等在內的與核反應有關的巨大殺傷性武器。核武器具備特有的強沖擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和核電磁脈沖等殺傷破壞作用。

1942年6月美國陸軍部開始實施利用核裂變反應來研制原子彈的計劃,稱為“曼哈頓計劃”。

1945年7月16日,美國進行了世界上第一次核爆炸實驗。

1945年8月6日,美國轟炸機運載“小男孩”原子彈轟炸廣島。8月9日“胖子”原子彈被投放于長崎。人類這兩次在戰爭中使用核武器,使這兩個城市灰飛煙滅,30萬人死于原子彈爆炸,直接導致了日本天皇及法西斯軍國主義的投降。

1964年10月16日,中國第一顆原子彈爆破成功。1967年6月17日,中國第一顆氫彈爆炸試驗成功。從第一顆原子彈核爆炸試驗成功到第一顆氫彈試驗成功,中國僅用了兩年零八個月的時間,同世界上其他國家相比,速度是最快的。

中國的核安全白皮書:以安全為前提發展核能和技術

(一)中國核安全水平保持世界前列

1985年,中國大陸開工建設第一座核電廠——秦山核電廠以來,經過30多年發展,中國核電實現了自主設計、建造和運營,進入安全高效發展的新階段。自主研發“華龍一號”核電機組,設計安全水平居世界前列,示范工程建設高質量推進,成為核電走出去的“中國名片”。

(二)中國的核安全觀

2014年3月24日,在荷蘭海牙第三屆核安全峰會上,習近平主席提出理性、協調、并進的核安全觀。

核安全觀的核心內涵是“四個并重”,即發展和安全并重,權利和義務并重,自主和協作并重,治標和治本并重。

中國核安全工作的基本原則是:安全第一、依法治核;預防為主、縱深防御;責任明確、獨立監管;嚴格管理、全面保障。

【例1·單選】1938年,德國人( )在用慢中子轟擊鈾核時,首次發現了原子核的裂變現象,并放出新的中子。

A. 哈恩

B. 查德威克

C. 盧瑟福

D. 麥克斯韋

【答案】A

【解析】1938年,德國放射化學家和物理學家奧托•哈恩在用慢中子轟擊鈾核時,首次發現了原子核的裂變現象及放出新的中子的現象,使鈾核發生裂變,為納粹德國原子彈的發展做出了偉大的貢獻,1944年獲得諾貝爾化學獎。故本題選擇A。

B項:查德威克,英國實驗物理學家,1939—1943年參加“英國及美國曼哈頓工程地原子彈研究”。因發現中子,獲得1935年諾貝爾物理學獎。

C項:盧瑟福,新西蘭著名物理學家,著名的原子核物理學之父。他首先提出放射性半衰期的概念,證實放射性涉及從一個元素到另一個元素的嬗變。他又將放射性物質按照貫穿能力分類為α射線與β射線,并且證實前者就是氦離子。因為“對元素蛻變以及放射化學的研究”,他榮獲1908年諾貝爾化學獎。

D項:麥克斯韋,19世紀偉大的英國物理學家、數學家,經典電動力學的創始人,1873年出版的《論電和磁》預言了電磁波的存在,揭示了光、電、磁現象的本質的統一性。

【例2·單選】下列有關核能表述正確的是:( )

A. 氫彈爆炸發生氫核聚變,其威力比原子彈小

B. 核電站使用的燃料一般是鈾等放射性重金屬

C. 自然界只有在人為條件下才會發生熱核反應

D. 核電站的能量轉換過程是直接從核能到電能

【答案】B

【解析】利用核能進行發電的電站稱為核電站,當今世界上只能利用裂變的鏈式反應產生的能量來發電。核電站使用的燃料是鈾或钚(bù),以鈾居多。

A項:氫彈,又稱熱核武器,屬于核武器的一種。其主要利用氫的同位素(氘、氚)的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞,屬于威力強大的大規模殺傷性武器。其威力比原子彈大。

C項:核聚變,又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應。自然界中,太陽可以通過熱核反應產生光和熱,不僅僅是在人為條件下才會發生熱核反應。

D項:核電站用鈾制成的核燃料在“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能,再用處于高壓下的水把熱能帶出,在蒸汽發生器內產生蒸汽,蒸汽推動汽輪機帶著發電機一起旋轉,電就源源不斷地產生出來,并通過電網送到四面八方。所以,核電站的能量轉換過程是從核能到熱能,再到機械能,最后轉化為電能,而不是直接轉化。

因此,選擇B選項。

【例3·多選】核能是一種清潔能源,它的排放物不包括:( )

A. 水蒸氣

B. 煙塵和固體廢渣

C. 二氧化碳

D. 二氧化硫

E. 氮氧化物

【答案】BCDE

【解析】核能是通過核反應從原子核釋放的能量,它是一種清潔能源。核能可通過三種核反應之一釋放:核裂變、核聚變以及核衰變。人類目前核能的主要來源是核裂變,核裂變是指由重的原子核(主要是指鈾核或钚核)分裂成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應形式。在這一反應過程中,核能不會產生二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物,也不會產生二氧化碳氣體,同時不會產生煙塵或者固體廢渣。但是需要水來充當冷卻劑,在這一過程中會產生水蒸氣。

因此,選擇BCDE選項。

↓↓↓↓2019年省公務員考試相關產品推薦↓↓↓↓
2019省考面授課程
課程進入
2019省考在線課程
課程進入
2019省考備考用書
優惠進入
2019省考免費資料
領取進入

相關內容推薦

圖書

華圖教育:huatuv
想考上公務員的人都關注了我們!
立即關注

10萬+
閱讀量
150w+
粉絲
1000+
點贊數

腾讯分分彩缩水软件app