核能的利用與環(huán)境保護(hù)課件

1、4-4.核能的利用與環(huán)境保護(hù)核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程1. 19191. 1919年，英國(guó)盧瑟福用年，英國(guó)盧瑟福用粒子轟擊氮原子核，使其粒子轟擊氮原子核，使其嬗變成氧原子。嬗變成氧原子。2. 19322. 1932年，查得威克發(fā)現(xiàn)中年，查得威克發(fā)現(xiàn)中子子3. 19343. 1934年，法國(guó)約里年，法國(guó)約里奧居里夫婦用奧居里夫婦用粒子轟粒子轟擊鋁，產(chǎn)生了一個(gè)磷的同擊鋁，產(chǎn)生了一個(gè)磷的同位素，但很快放出正電子位素，但很快放出正電子蛻變?yōu)楣?。蛻變?yōu)楣琛?. 4. 盧瑟福（盧瑟福（19331933）和愛(ài)因斯）和愛(ài)因斯坦（坦（19351935）均沒(méi)有意識(shí)到）均沒(méi)有意識(shí)到原子能的實(shí)際利用近在眼原

2、子能的實(shí)際利用近在眼前。前。核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程1. 19331. 1933年，愛(ài)因斯坦移居美國(guó)年，愛(ài)因斯坦移居美國(guó)2. 19382. 1938年，費(fèi)米逃往美國(guó)年，費(fèi)米逃往美國(guó)3. 3. 德國(guó)尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、德國(guó)尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、哈恩、蓋革哈恩、蓋革4. 19334. 1933年，匈牙利物理學(xué)家齊拉德（年，匈牙利物理學(xué)家齊拉德（1898189819641964）已經(jīng)意識(shí)到核能的開(kāi)發(fā)可能用于軍事已經(jīng)意識(shí)到核能的開(kāi)發(fā)可能用于軍事5. 19355. 1935年，建議物理學(xué)家暫緩發(fā)表研究成果年，建議物理學(xué)家暫緩發(fā)表研究成果6. 19396.

3、 1939年，玻爾認(rèn)為核能利用為時(shí)尚早年，玻爾認(rèn)為核能利用為時(shí)尚早7. 19397. 1939年，愛(ài)因斯坦、薩克斯、羅斯福說(shuō)服美國(guó)政年，愛(ài)因斯坦、薩克斯、羅斯福說(shuō)服美國(guó)政府搶在德國(guó)之前抓緊研制原子彈。府搶在德國(guó)之前抓緊研制原子彈。核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程1. 19341. 1934年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通過(guò)石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強(qiáng)。費(fèi)米因此獲過(guò)石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強(qiáng)。費(fèi)米因此獲3838年年諾貝爾物理獎(jiǎng)。諾貝爾物理獎(jiǎng)。2. 19382. 1938年，德國(guó)哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚

4、遠(yuǎn)。年，德國(guó)哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠(yuǎn)。奧地利女物理學(xué)家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實(shí)驗(yàn)。奧地利女物理學(xué)家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實(shí)驗(yàn)。并稱裂變過(guò)程要放出大量能量。并稱裂變過(guò)程要放出大量能量。3. 3. 費(fèi)米提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)概念。費(fèi)米提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)概念。4. 19394. 1939年年9 9月月1 1日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程1. 19401. 1940年，美國(guó)政府正式大量撥款，啟動(dòng)年，美國(guó)政府正式大量撥款，啟動(dòng)“曼哈頓工程曼哈頓工程”，格羅夫斯將軍為行政首腦格羅夫斯將軍為行政首腦2. 19412. 1941年年12

5、12月月19421942年年1212月，費(fèi)米在芝加哥研制原子反應(yīng)堆月，費(fèi)米在芝加哥研制原子反應(yīng)堆3. 3. 鈾鈾235235、钚、钚239239的提純的提純4. 19434. 1943年年1 1月月19451945年年7 7月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子彈研制。拉莫斯主持原子彈研制。5. 75. 7月月1616日凌晨日凌晨5 5時(shí)時(shí)3030分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千個(gè)太陽(yáng)都亮。個(gè)太陽(yáng)都亮。6. 6. 曼哈頓工程：動(dòng)員曼哈頓工程：動(dòng)員5050萬(wàn)人，耗費(fèi)萬(wàn)人，耗費(fèi)2222億美元，占用全國(guó)三分億美元，占用全國(guó)三

6、分之一的電力之一的電力核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程1. 19441. 1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國(guó)造不出原子彈年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國(guó)造不出原子彈2. 2. 科學(xué)家的猶豫：科學(xué)家的猶豫：繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持不干嗎？不符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精神不干嗎？不符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精神好的理由：應(yīng)該讓全人類知道它的威力好的理由：應(yīng)該讓全人類知道它的威力3. 3. 齊拉德、愛(ài)因斯坦的態(tài)度齊拉德、愛(ài)因斯坦的態(tài)度4. 19454. 1945年年8 8月月6 6日，鈾彈小男孩投到廣島；日，鈾彈小男孩投到廣島；8 8月月9 9日，钚彈胖子日，钚彈胖

7、子投在長(zhǎng)崎投在長(zhǎng)崎核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程核能開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)程1. 1. 核軍備競(jìng)賽：盟國(guó)之爭(zhēng)核軍備競(jìng)賽：盟國(guó)之爭(zhēng)2. 19452. 1945年年8 8月，斯大林下令抓緊研制原子彈月，斯大林下令抓緊研制原子彈3. 19493. 1949年年8 8月，蘇聯(lián)成功地進(jìn)行了核實(shí)驗(yàn)月，蘇聯(lián)成功地進(jìn)行了核實(shí)驗(yàn)4. 19524. 1952年年1111月月1 1日，美國(guó)試爆第一顆氫彈日，美國(guó)試爆第一顆氫彈5. 19535. 1953年年8 8月，蘇聯(lián)研制氫彈成功月，蘇聯(lián)研制氫彈成功6. 19526. 1952年年1010月月3 3日，英國(guó)研制成功原子彈日，英國(guó)研制成功原子彈7. 19607. 1960年年2 2月月1

8、313日，法國(guó)研制成功钚彈日，法國(guó)研制成功钚彈8. 19648. 1964年年1010月月1616日，中國(guó)試爆成功原子彈日，中國(guó)試爆成功原子彈 二、核電站二、核電站 利用反應(yīng)堆中的核燃料裂變放出的利用反應(yīng)堆中的核燃料裂變放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，叫做核電核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，叫做核電站。站。 世界核能發(fā)電占全部電量世界核能發(fā)電占全部電量1/61/6 水泥防護(hù)層水泥防護(hù)層控制棒控制棒鎘棒鎘棒（吸收中子）（吸收中子）燃料棒燃料棒鈾棒鈾棒減速劑減速劑（速度與熱運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)?shù)闹凶幼钸m合引發(fā)裂變，稱熱中子或慢中（速度與熱運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)?shù)闹凶幼钸m合引發(fā)裂變，稱熱中子或慢中子）子）（常用慢化劑有石墨、重

9、水、和普通水）（常用慢化劑有石墨、重水、和普通水）反應(yīng)堆反應(yīng)堆 19601960年，美國(guó)的德累斯頓沸水堆核電站投入運(yùn)行，年，美國(guó)的德累斯頓沸水堆核電站投入運(yùn)行，它主要由沸水堆本體、蒸汽給水系統(tǒng)和其它輔助它主要由沸水堆本體、蒸汽給水系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成。目前這種類型的核電站所占比例僅次系統(tǒng)組成。目前這種類型的核電站所占比例僅次于壓水堆核電站，我國(guó)目前沒(méi)有這種類型的核電于壓水堆核電站，我國(guó)目前沒(méi)有這種類型的核電站。站。 19681968年，加拿大角坎杜堆核電站運(yùn)行，它由重水年，加拿大角坎杜堆核電站運(yùn)行，它由重水堆本體、一次冷卻回路、二次回路及其它輔助系堆本體、一次冷卻回路、二次回路及其它輔助系統(tǒng)

10、組成。目前，這種類型核電站所站比例排在第統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所站比例排在第三位，我國(guó)在建的秦山三期核電站即屬這種類型。三位，我國(guó)在建的秦山三期核電站即屬這種類型。 19741974年，法國(guó)建成了年，法國(guó)建成了“鳳凰鳳凰”示范快堆核電站，示范快堆核電站，它由快中子堆本體、一回路鈉、二回路鈉、三回它由快中子堆本體、一回路鈉、二回路鈉、三回路水及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電路水及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所占比例最小，它的最大特點(diǎn)是在運(yùn)行中能夠站所占比例最小，它的最大特點(diǎn)是在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)核燃料的增殖，我國(guó)將建一座實(shí)驗(yàn)快（中子）實(shí)現(xiàn)核燃料的增殖，我國(guó)將建一座實(shí)驗(yàn)快（中子）

11、堆。堆。世界第一座核反應(yīng)堆世界第一座核反應(yīng)堆（天然鈾（天然鈾5252噸、高純石墨噸、高純石墨10001000多噸，總重多噸，總重14001400噸）噸） 我國(guó)第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在我國(guó)第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在19541954年年6 6月建成投入運(yùn)行的，我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制、建月建成投入運(yùn)行的，我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制、建造的秦山核電站已經(jīng)運(yùn)行發(fā)電了；廣東大亞造的秦山核電站已經(jīng)運(yùn)行發(fā)電了；廣東大亞灣電站第一期工程也已建成，并運(yùn)行發(fā)電了，灣電站第一期工程也已建成，并運(yùn)行發(fā)電了，全部建成后年發(fā)電量可達(dá)全部建成后年發(fā)電量可達(dá)100100億度。億度。 因?yàn)殁櫤肆炎冇蟹派湫晕廴?，因而建因?yàn)殁櫤肆炎冇蟹派湫晕廴荆蚨ㄔO(shè)

12、核電站時(shí)必須采用可靠的防護(hù)措施，防止設(shè)核電站時(shí)必須采用可靠的防護(hù)措施，防止放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以保證核電站的安全運(yùn)行。我國(guó)對(duì)核電站的安保證核電站的安全運(yùn)行。我國(guó)對(duì)核電站的安全非常重視，有專門(mén)負(fù)責(zé)安全監(jiān)督的核安全全非常重視，有專門(mén)負(fù)責(zé)安全監(jiān)督的核安全局，保證核能的安全應(yīng)用。局，保證核能的安全應(yīng)用。秦山核電站秦山核電站中國(guó)快堆在建設(shè)中中國(guó)快堆在建設(shè)中 1. 1. 二.核武器在山田須磨子（一位當(dāng)年的爆炸目擊在山田須磨子（一位當(dāng)年的爆炸目擊者）的一幅畫(huà)：在遙遠(yuǎn)的廣島上空，者）的一幅畫(huà)：在遙遠(yuǎn)的廣島上空，原子彈爆炸后發(fā)出彩虹一般絢麗的光原子彈爆炸后發(fā)

13、出彩虹一般絢麗的光芒芒 “小玩意兒”钚裝藥重6.1千克，TNT當(dāng)量2.2萬(wàn)噸，試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬(wàn)度的高溫和數(shù)百億個(gè)大氣壓，致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個(gè)巨大的彈坑 在半徑為400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為1600米的范圍內(nèi)，所有的動(dòng)物全部死亡 “原子彈之父” 奧本海默在核爆觀測(cè)站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩(shī)：“漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個(gè)太陽(yáng)，才能與其爭(zhēng)輝我是死神，我是世界的毀滅者”廣島紅十字醫(yī)院里，一個(gè)嚴(yán)重?zé)齻膶W(xué)廣島紅十字醫(yī)院里，一個(gè)嚴(yán)重?zé)齻膶W(xué)生仰面躺在一張草席上。他的五官幾乎生仰面躺在一張草席上。他的五官幾乎全被原子彈

14、爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四全被原子彈爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四天后他死了。天后他死了。倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物 2.氫彈彈體彈體引爆裝置引爆裝置小型小型原子原子彈彈三種炸藥：三種炸藥：普通炸藥普通炸藥235氘、氚氘、氚爆炸爆炸裂變裂變聚變聚變氘、氚、重氫化氘、氚、重氫化鉀等鉀等鈾鈾235外殼外殼普通炸藥普通炸藥nHeHH10423121氫彈爆炸形成的磨姑氫彈爆炸形成的磨姑云云楊振寧楊振寧悼鄧稼先詞悼鄧稼先詞（張愛(ài)萍）（張愛(ài)萍） 踏遍戈壁共草原，踏遍戈壁共草原， 二十五年前，二十五年前， 連克千重關(guān)，連克千重關(guān)， 群力奮戰(zhàn)自當(dāng)先，群力奮戰(zhàn)自當(dāng)先， 捷音頻年傳。捷音頻年傳。 蔑視核訛詐

15、，蔑視核訛詐， 華夏創(chuàng)新篇，華夏創(chuàng)新篇， 君視名利如糞土，君視名利如糞土， 許身國(guó)威壯河山，許身國(guó)威壯河山， 功勛澤人間。功勛澤人間。1964年10月16日中國(guó)爆炸了第一顆原子彈。1967年6月17日中國(guó)爆炸了第一顆氫彈。 2020世紀(jì)人們?cè)诤翢o(wú)防世紀(jì)人們?cè)诤翢o(wú)防備的情況下研究放射性備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島遭原子彈炸后的廣島放射性污染和防護(hù)放射性污染和防護(hù)檢測(cè)輻射裝置全全身身污污染染檢檢測(cè)測(cè)儀儀輻射檢測(cè)系統(tǒng)輻射檢測(cè)系統(tǒng)輻射源的存放輻射源的存放鈾鈾（1 1）在核電站的核反應(yīng)）在核電站的核反應(yīng)堆外層用堆外層用厚厚的水泥厚厚的水泥來(lái)防來(lái)防止放射線的外泄止放射線的外泄（2 2）用過(guò)的核廢

16、料要放）用過(guò)的核廢料要放在很厚很厚的在很厚很厚的重金屬箱重金屬箱內(nèi)，內(nèi)，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意識(shí)，盡可能意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源遠(yuǎn)離放射源放射性的防護(hù)放射性的防護(hù)1.1.放射性廢水的處理放射性廢水的處理 放射性廢水的處理方法主要有稀釋排放法、放置衰變法、混凝放射性廢水的處理方法主要有稀釋排放法、放置衰變法、混凝沉降法、離子變換法、蒸發(fā)法、瀝青固化法、水泥固化法、塑沉降法、離子變換法、蒸發(fā)法、瀝青固化法、水泥固化法、塑料固化法以及玻璃固化法等。料固化法以及玻璃固化法等。 2.2.放射性廢氣的處理放射性廢氣的處理 (1)(1)鈾礦開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生廢氣、粉塵，一般可通過(guò)改善操作條鈾礦開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生廢氣、粉塵，一般可通過(guò)改善操作條件和通風(fēng)系統(tǒng)得到解決。件和通風(fēng)系統(tǒng)得到解決。 (2)(2)實(shí)驗(yàn)室廢氣，通常是進(jìn)行預(yù)過(guò)濾，然后通過(guò)高效過(guò)濾后再排實(shí)驗(yàn)室廢氣，通常是進(jìn)行預(yù)過(guò)濾，然后通過(guò)高效過(guò)濾后再排出。出。 (3)(3)燃料后處理過(guò)程的廢氣，大部分是放射性碘和一