核能新能源概述教學(xué)課件(共52張)

1、 新能源利用技術(shù)王一平 教授天津大學(xué)化工學(xué)院2013.6.3第七章 核能主要內(nèi)容概述核能的和平利用核能存在的問題一、概述1.原子核的結(jié)合能 原子核是由質(zhì)子和中子組成的，它的質(zhì)量等于所有質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和： 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系，原子核的結(jié)合能為： E=(m)c2mx=Zmp+(A-Z)mn 但實驗測定的原子質(zhì)量mx總是小于所有核子質(zhì)量之和，這一差值稱為原子核的質(zhì)量虧損：m=Zmp+(A-Z)mn-mX質(zhì)子和中子組成核的過程中，有能量E釋放出來。反之，要使原子核再分解為單個的質(zhì)子和中子就必須吸收E的能量。 氘核吸收E能量后分解為質(zhì)子和中子E氘質(zhì)子中子原子結(jié)合能的計算一原子質(zhì)量單位具有能量質(zhì)子質(zhì)

2、量中子質(zhì)量 核子平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能核子的比結(jié)合能(MeV)原子核的結(jié)合能E(MeV)核核子的比結(jié)合能(MeV)原子核的結(jié)能E(MeV)核核子的比結(jié)合能越大，原子核就愈穩(wěn)定。 原子核的結(jié)合能非常大，所以一般原子核都是非常穩(wěn)定的系統(tǒng)。然而，不同原子核的穩(wěn)定程度不同。每個核子的平均結(jié)合能稱為比結(jié)合能：a.最輕和最重的核的比結(jié)合能較小。b.大多數(shù)中等質(zhì)量的核，比結(jié)合能較大且近似相等(都在8MeV左右)。這說明中等質(zhì)量的核最穩(wěn)定。 獲得核能途徑有：裂變和聚變。裂變炸彈鈾彈聚變炸彈氫彈用能量為1eV以下的慢中子轟擊鈾核時，鈾核會分裂為兩個質(zhì)量相近的中等質(zhì)量的核，同時放出一至三個快速中子。這種重核分裂

3、為中等質(zhì)量核的過程稱為重核的裂變。裂變后形成的中等質(zhì)量的核具有過多的中子，由于中子具有放射性，所以這些中等質(zhì)量的核是不穩(wěn)定的。它們通過一系列的衰變，放射性的中等質(zhì)量的核才轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定核。2、裂變原子彈：鈾核裂變時放出巨大的能量，同時放出多于二個中子，若分裂時放出的中子全部被別的鈾核吸收，又引起新的裂變，這樣，裂變的數(shù)目將按指數(shù)規(guī)律增大，結(jié)果形成一發(fā)散的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這就是原子彈中發(fā)生的情況。受控核反應(yīng)：如果在受控條件下，每次裂變平均只有一個中子引起新的裂變，維持穩(wěn)定的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這就是核反應(yīng)堆中的情況。根據(jù)原子核鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的原理，在意大利物理學(xué)家費米的領(lǐng)導(dǎo)下，世界上第一座原子核反應(yīng)堆于1942年12

4、月6日芝加哥大學(xué)試驗成功，把人類帶進(jìn)了原子能時代。根據(jù)原子核鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的原理，美國于1945年7月16日爆炸了世界上第一顆原子彈。我國于1964年10月16日爆炸了第一顆原子彈。3、氫核聚變氫彈爆炸氫彈：利用氘、氚（氫的同位素）等輕原子核的聚變反應(yīng)原理制成的核武器通常稱為氫彈。 氫彈反應(yīng)式氫彈結(jié)構(gòu)示意圖不受控制的聚變已于1952年11月1日實現(xiàn)，這就是氫彈爆炸。1954年3月1日實現(xiàn)，美國在太平洋上的比基尼島進(jìn)行了一次威力巨大的氫彈爆炸實驗，這顆氫彈產(chǎn)生的破壞力是投向廣島的原子彈的750倍。我國于1967年6月17日爆炸了第一顆氫彈。太陽的能量來自太陽內(nèi)部的核聚變，地球的能量主要來自太陽能。

5、二、核能的和平利用1、核電站 如果使原子核的裂變和聚變在可以控制的條件下緩慢地進(jìn)行，則釋放出的核能就可以被有效地利用。 1954年6月17日世界上第一座核電站前蘇聯(lián)的奧布靈斯克核電站建成并投入使用。核電站原理 核電站就是利用原子核裂變時產(chǎn)生的巨大熱量，使水變成蒸汽，推動汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)，再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。核電站原理核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化核能內(nèi)能機(jī)械能電能核能發(fā)電優(yōu)點1.干凈環(huán)保，基本上不排放有害氣體，尤其是不排放溫室氣體；2.消耗燃料少，燃料運輸成本低。（大亞灣核電站每年僅需消耗核燃料60噸左右，而同等規(guī)模的火力發(fā)電站則每年需要消耗燃煤600萬噸左右。）核電站的廢物處理系統(tǒng) 核能利用前景目前，全

6、世界核電站的發(fā)電量約占總發(fā)電量的20%。2030年將達(dá)到25%。我國十分重視核能的利用，目前，秦山核電站和大亞灣核電站已經(jīng)運行發(fā)電，幾座新的核電站正在建設(shè)之中。受控制的核聚變?nèi)匀辉谘芯恐?，如果成功將徹底解決人類的能源問題。2、產(chǎn)生動力作為動力推動船艦，原子破冰船，核動力商船等。優(yōu)點：續(xù)航力強(qiáng)，馬力大，航速高。 美國的尼米茲級航母應(yīng)用的核動力在不加任何燃料的情況下可續(xù)航20年。3、生產(chǎn)新的核燃料U238產(chǎn)生Pu239Th232產(chǎn)生U233中子轟擊Li產(chǎn)生核聚變材料氚有的反應(yīng)堆生產(chǎn)出來的核燃料甚至比消耗掉的核燃料還多。 危險的钚4、生產(chǎn)放射性同位素生產(chǎn)放射性同位素兩種方法:從乏燃料的裂變產(chǎn)物和次要

7、錒系元素中提取出有用的放射性同位素，比如銫Cs137。將純的非放射性同位素放在反應(yīng)堆的中子通道中以中子照射生產(chǎn)放射性同位素，比如用鈷Co59生產(chǎn)Co60。 5、進(jìn)行中子活化分析 活化分析是一種核分析方法，它的基礎(chǔ)是核反應(yīng)。該法是用一定能量和流強(qiáng)的中子，帶電粒子或者高能光子轟擊待測試樣，然后測定核反應(yīng)中生成的放射性核衰變時放出的緩發(fā)輻射或者直接測定核反應(yīng)中放出的瞬發(fā)輻射，從而實現(xiàn)元素的定性定量分析。 可以用來分析極少量（10-610-15g）的樣品。 花費時間很短2min。 用于環(huán)境監(jiān)測或者分析罪證材料。6、中子照相 進(jìn)行無損檢測，X射線照相是穿透輕物質(zhì)，被重物質(zhì)擋住，中子照相是能穿透重物質(zhì)，但

8、被輕物質(zhì)擋住，二者互補(bǔ)，可以用于考證古代文物等。普通照相 中子照相 X射線照相7、中子嬗變摻雜生產(chǎn)高質(zhì)量單晶硅 中子嬗變摻雜硅,將Si30放入原子反應(yīng)堆中輻照，中子轟擊天然硅，將其中Si30變成Si31，Si31經(jīng)過衰變（2.62h）變成磷31。8、放射線小劑量放射線照射，并謹(jǐn)慎地加以控制，射線也可以為人類做許多事。放射性同位素發(fā)出的射線可用于醫(yī)學(xué)診斷和治療。放射性同位素發(fā)出的射線已用于改良農(nóng)作物品種。放射性同位素發(fā)出的射線已用于食品保鮮。三、核能存在的問題技術(shù)不太成熟放射性污染核能的安全問題 核能的防泄漏核武器的威脅放射性污染放射性物質(zhì)的標(biāo)志人體受放射性危害，輕者頭暈、疲乏、脫發(fā)、紅斑、白血

9、球減少或增多、血小板減少；大劑量照射，還會引起白血病及骨、肺、甲狀腺癌變甚至死亡；放射性還能引起基因突變和染色體畸變。所以核電站需要建很厚的混凝土防護(hù)層，防止放射線照射對人體造成傷害，并且要防止放射性物質(zhì)泄漏造成放射性污染。 射線很多元素的原子核都會向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，如射線、 射線和射線。射線：氦核（帶2個單位正電荷）射線：高速運動的電子（帶 1 個單位負(fù)電荷）射線：能量很高波長很短的電磁波（不帶電）核能的安全性保障高安全性的地理位置；采取多道屏障的安全保法；抗地質(zhì)災(zāi)害；核廢料處理（中國規(guī)劃建設(shè)核廢料處置庫一座，壽命為10000年）；定期檢測輻射；防襲擊（軍事保護(hù)力量強(qiáng)大

10、）；禁止核武器假如核戰(zhàn)爭爆發(fā)，人類將遭受浩劫，因此需要竭力避免發(fā)生這種戰(zhàn)爭。各強(qiáng)國簽訂了不擴(kuò)散核武器條約。法國的核能核能發(fā)電是法國最主要的電力來源，占總發(fā)電量比近80%。 法國是少數(shù)幾個將整個核燃料循環(huán)設(shè)施集中在本國領(lǐng)土上的國家之一，包括核轉(zhuǎn)換、鈾濃縮、生產(chǎn)、核燃料的后處理和再循環(huán)。法國在核燃料循環(huán)的安全監(jiān)督方面堪稱世界典范。法國核安全與輻射防護(hù)研究院（ISRN）是核風(fēng)險與核輻射方面進(jìn)行科研和鑒定公認(rèn)的專家。法國核安全局根據(jù)法國2006年6月13日頒布的關(guān)于核透明與核安全第2006-686 號法令（稱作TSN法）成立的核安全局是一個獨立的管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)監(jiān)督法國民用核生產(chǎn)，保護(hù)核從業(yè)人員和求助于

11、放射療法的病人，保護(hù)公眾與環(huán)境，避免遭到核生產(chǎn)風(fēng)險的威脅。美國的核能美國為全世界最大核能發(fā)電國，目前共有104座正在運行的核反應(yīng)堆，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)1.03億千瓦，占全美國發(fā)電量的20%。美國的核航母是美國航母戰(zhàn)斗群的核心，其以核為動力的潛艇，巡洋艦等也占據(jù)戰(zhàn)斗核心位置。 中國的核能2005年以來，中國批準(zhǔn)了13個核電項目，共34個機(jī)組，其中在建機(jī)組28臺，占全世界在建機(jī)組總數(shù)的40%多。截至2010年年底，中國投入運行的核電機(jī)組裝機(jī)容量為1000多萬千瓦。核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2010-2020年)，2020年核電裝機(jī)容量將達(dá)到8000萬千瓦時。 2012年5月31日，國務(wù)院常務(wù)會議原則通過關(guān)于全

12、國民用核實施綜合安全檢查情況的報告(簡稱核安全報告)和核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)(簡稱核安全規(guī)劃)。對于在運和在建核電廠，核安全報告給出了總體“受控”的結(jié)論。 Thank you！1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚

13、的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!25、你不能拼爹的時候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上沒有障礙，人還有什么可做的呢。27、我們無法選擇自己的出身，可是我們的未來是自己去改變的。勵志名言：比別人多一點執(zhí)著，你就會創(chuàng)造奇跡28、偉人之所以偉大，是因為他與別人共處逆境時，別人失去了信心，他卻下決心實現(xiàn)自己的目標(biāo)。29、人生就像一道漫長的階梯，任何人也無法逆向而行，只能在急促而繁忙的進(jìn)程中，偶爾轉(zhuǎn)過頭來，回望自己留下的蹣跚腳印。30、時間，帶不走真正的朋友；歲月，留不住虛幻的擁有。時光轉(zhuǎn)換

14、，體會到緣分善變；平淡無語，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在與不在，都會惦念；無心的情，無論你好與不好，只是漠然。走過一段路，總能有一次領(lǐng)悟；經(jīng)歷一些事，才能看清一些人。31、我們無法選擇自己的出身，可是我們的未來是自己去改變的。32、命好不如習(xí)慣好。養(yǎng)成好習(xí)慣，一輩子受用不盡。33、比別人多一點執(zhí)著，你就會創(chuàng)造奇跡。50、想像力比知識更重要。不是無知，而是對無知的無知，才是知的死亡。51、對于最有能力的領(lǐng)航人風(fēng)浪總是格外的洶涌。52、思想如鉆子，必須集中在一點鉆下去才有力量。53、年少時，夢想在心中激揚迸進(jìn)，勢不可擋，只是我們還沒學(xué)會去戰(zhàn)斗。經(jīng)過一番努力，我們終于學(xué)會了戰(zhàn)斗，卻已沒有了拼搏

15、的勇氣。因此，我們轉(zhuǎn)向自身，攻擊自己，成為自己最大的敵人。54、最偉大的思想和行動往往需要最微不足道的開始。55、不積小流無以成江海，不積跬步無以至千里。56、遠(yuǎn)大抱負(fù)始于高中，輝煌人生起于今日。57、理想的路總是為有信心的人預(yù)備著。58、抱最大的希望，為最大的努力，做最壞的打算。59、世上除了生死，都是小事。從今天開始，每天微笑吧。60、一勤天下無難事，一懶天下皆難事。61、在清醒中孤獨，總好過于在喧囂人群中寂寞。62、心里的感覺總會是這樣，你越期待的會越行越遠(yuǎn)，你越在乎的對你的傷害越大。63、彩虹風(fēng)雨后，成功細(xì)節(jié)中。64、有些事你是繞不過去的，你現(xiàn)在逃避，你以后就會話十倍的精力去面對。65

16、、只要有信心，就能在信念中行走。66、每天告訴自己一次，我真的很不錯。67、心中有理想 再累也快樂68、發(fā)光并非太陽的專利，你也可以發(fā)光。69、任何山都可以移動，只要把沙土一卡車一卡車運走即可。70、當(dāng)你的希望一個個落空，你也要堅定，要沉著！71、生命太過短暫，今天放棄了明天不一定能得到。72、只要路是對的，就不怕路遠(yuǎn)。73、如果一個人愛你、特別在乎你，有一個表現(xiàn)是他還是有點怕你。74、先知三日，富貴十年。付諸行動，你就會得到力量。75、愛的力量大到可以使人忘記一切，卻又小到連一粒嫉妒的沙石也不能容納。1、這世上，沒有誰活得比誰容易，只是有人在呼天搶地，有人在默默努力。2、當(dāng)熱誠變成習(xí)慣，恐懼

17、和憂慮即無處容身。缺乏熱誠的人也沒有明確的目標(biāo)。熱誠使想象的輪子轉(zhuǎn)動。一個人缺乏熱誠就象汽車沒有汽油。善于安排玩樂和工作，兩者保持熱誠，就是最快樂的人。熱誠使平凡的話題變得生動。3、起點低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一場馬拉松比賽，拼的不是起點，而是堅持的耐力和成長的速度。只要努力不止，進(jìn)步也會不止。4、如果你不相信努力和時光，那么時光第一個就會辜負(fù)你。不要去否定你的過去，也不要用你的過去牽扯你的未來。不是因為有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒發(fā)生什么，我們誰也不知道。所以，放下心里的糾結(jié)，放下腦中的煩惱，放下生活的不愉快，活在當(dāng)下。人生喜怒哀樂，百

18、般形態(tài)，不如在心里全部淡然處之，輕輕一笑，讓心更自在，生命更恒久。積極者相信只有推動自己才能推動世界，只要推動自己就能推動世界。6、人性本善，純?nèi)缜逑魉冬摖q。欲望與情緒如風(fēng)沙襲擾，把原本如天空曠蔚藍(lán)的心蒙蔽。但我知道，每個人的心靈深處，不管烏云密布還是陰淤蒼茫，但依然有一道彩虹，亮麗于心中某處。7、每個人的心里，都藏著一個了不起的自己，只要你不頹廢，不消極，一直悄悄醞釀著樂觀，培養(yǎng)著豁達(dá)，堅持著善良，只要在路上，就沒有到達(dá)不了的遠(yuǎn)方！8、不要活在別人眼中，更不要活在別人嘴中。世界不會因為你的抱怨不滿而為你改變，你能做到的只有改變你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天賜，不都是一路

19、披荊斬棘才換來的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你會覺得解脫。但舌頭總會不由自主地往那個空空的牙洞里舔，一天數(shù)次。不痛了不代表你能完全無視，留下的那個空缺永遠(yuǎn)都在，偶爾甚至?xí)惓炷?。適應(yīng)是需要時間的，但牙總是要拔，因為太痛，所以終歸還是要放手，隨它去。11、這個世界其實很公平，你想要比別人強(qiáng)，你就必須去做別人不想做的事，你想要過更好的生活，你就必須去承受更多的困難，承受別人不能承受的壓力。12、逆境給人寶貴的磨煉機(jī)會。只有經(jīng)得起環(huán)境考驗的人，才能算是真正的強(qiáng)者。自古以來的偉人，大多是抱著不屈不撓的精神，從逆境中掙扎奮斗過來的。13、不同的人生，有不同的幸福。去發(fā)現(xiàn)你所擁有幸運，少抱怨上蒼的不公，把握屬于自己的幸福。你，我，我們大家都可以經(jīng)歷幸福的人生。14、給自己一份堅強(qiáng)，擦干眼淚