核反應(yīng)堆工程緒論課件

核反應(yīng)堆工程主講教師：胡朝霞

anfanyhu@環(huán)化樓117核反應(yīng)堆工程主講教師：胡朝霞教材：閻昌琪，曹欣榮等編，核反應(yīng)堆工程，哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004參考書籍：凌備備，楊延洲主編，核反應(yīng)堆工程原理，

北京：原子能出版社，1982謝仲生編著，

核反應(yīng)堆物理分析，西安：西安交大出版社，2004馬進(jìn)，王兵樹，馬永光編著，核能發(fā)電原理，北京：中國電力出版社，2007方杰主編，輻射防護(hù)導(dǎo)論，北京：原子能出版社，1991朱繼洲等編著，核反應(yīng)堆安全分析，西安：西安交大出版社，2000教材：本課程的目的及要求對與核反應(yīng)堆有關(guān)的知識及問題作全面的介紹：了解核能發(fā)展的動向并掌握核反應(yīng)堆的有關(guān)知識探討核反應(yīng)堆的發(fā)展趨勢探索我國核能的發(fā)展方向熟：熟練掌握核反應(yīng)堆物理、結(jié)構(gòu)材料、核熱工及核安全的基本專業(yè)知識新：通過學(xué)習(xí)和閱讀了解核反應(yīng)堆的最新發(fā)展思：對核反應(yīng)堆的發(fā)展有深入思索本課程的目的及要求對與核反應(yīng)堆有關(guān)的知識及問題作全面的介紹：核科學(xué)技術(shù)范圍核科學(xué)技術(shù)核燃料工藝技術(shù)乏燃料后處理技術(shù)核安全輻射防護(hù)技術(shù)放射性三廢處理與處置技術(shù)核設(shè)施退役核技術(shù)應(yīng)用核輻射物理與技術(shù)反應(yīng)堆工程技術(shù)等離子物理學(xué)粒子加速器裂變堆技術(shù)聚變堆技術(shù)核科學(xué)技術(shù)范圍核科學(xué)技術(shù)核燃料工藝技術(shù)乏燃料后處理技術(shù)核安全裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料與工藝技術(shù)放射性三廢處理與處置技術(shù)核反應(yīng)堆熱工核燃料與工藝技術(shù)核反應(yīng)堆控制技術(shù)核安全輻射防護(hù)技術(shù)核反應(yīng)堆工程核反應(yīng)堆物理核反應(yīng)堆工程乏燃料后處理技術(shù)裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料與工藝技術(shù)核燃料與工藝技術(shù)核反應(yīng)堆控制技術(shù)核反應(yīng)堆物理乏燃料后處理技術(shù)裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)放射性三廢核反應(yīng)堆熱課程內(nèi)容提綱緒論（3學(xué)時）第一章核反應(yīng)堆的核物理基礎(chǔ)（8學(xué)時）第二章核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料（5學(xué)時）第三章核反應(yīng)堆熱工（5學(xué)時）第四章核反應(yīng)堆安全（8學(xué)時）第五章新型核動力堆技術(shù)（3學(xué)時）課程內(nèi)容提綱緒論（3學(xué)時）緒論什么是核能？關(guān)于核能你的聯(lián)想是什么？緒論什么是核能？核能——無窮的能源核裂變反應(yīng)核裂變能如全部利用，能供使用2400-2800年所釋放的能量比全世界現(xiàn)有能源總量放出的能量大千萬倍。如實(shí)現(xiàn)可控核聚變，能供使用上千億年。核聚變反應(yīng)核聚變能40萬億噸2000多億噸氘，鋰鈾、釷礦核能——無窮的能源核裂變反應(yīng)核裂變能如全部利用，能供使用2你的聯(lián)想--福？禍？核電站提供17％的清潔電能√核安全問題×三哩島切爾諾貝利核電事故核廢料處置×核動力與核武器？核潛艇，核動力航母日本廣島，長崎原子彈伊朗，朝鮮的核設(shè)施你的聯(lián)想--福？禍？核電站提供17％的清潔電能√核電分布核電分布核反應(yīng)堆工程緒論課件為什么核能發(fā)展存在爭議？化石能源-習(xí)以為常幾百年，上百年歷史，依賴性強(qiáng)對環(huán)境影響逐步顯現(xiàn)（溫水煮青蛙）可再生能源-歷史久遠(yuǎn)能量密度小，分散受經(jīng)濟(jì)性制約核能-愛憎分明，毀譽(yù)參半歷史短，能量大，潛在風(fēng)險大能量表現(xiàn)形式神秘，未知和不確定性大生命周期長，影響久遠(yuǎn)為什么核能發(fā)展存在爭議？化石能源-習(xí)以為常核能是不可或缺的替代能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和全球變暖的環(huán)境壓力為核能的發(fā)展開辟了新的機(jī)遇。核電：當(dāng)前最理想、最可行的非化石替代能源。聚變能：取之不盡，用之不竭的永久清潔能源。核能是不可或缺的替代能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和全球變暖的環(huán)境科學(xué)發(fā)現(xiàn)-核裂變的實(shí)現(xiàn)1896年法國人（H.Bequerrel)發(fā)現(xiàn)(鈾)發(fā)射性1903年皮埃爾居里夫婦與他獲諾貝爾物理獎(釙鐳),1911居里夫人第二次獲獎(化學(xué)獎,放射性射線性質(zhì))1919年英國人(E.Rutherford)實(shí)現(xiàn)人為核反應(yīng)(放射性,原子結(jié)構(gòu)的奠基人,劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室主任,1908年諾貝爾化學(xué)獎)1932年英國人(查德威克)發(fā)現(xiàn)中子1935年獲諾貝爾物理學(xué)獎,劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室1938年德國人(哈恩等)實(shí)現(xiàn)核裂變獲得1944年諾貝爾化學(xué)獎HenryBecquerel(1852-1908)貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性的底片ErnestRutherford(1871-1937)SirJamesChadwick(1891-1974)科學(xué)發(fā)現(xiàn)-核裂變的實(shí)現(xiàn)1896年法國人（H.Bequerr1939年(約里奧－居里夫婦,費(fèi)米)證明鈾核分裂過程放出2－3個中子，確定了自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可行性。約里奧－居里夫婦獲得了1935年度的諾貝爾化學(xué)獎,(中子,正電子兩次失去獲獎機(jī)會);費(fèi)米,1938年獲諾貝爾物理學(xué)獎,用中子代替α粒子對周期表上的元素逐一攻擊直到鈾，發(fā)現(xiàn)了中子引起的人工放射性，還觀察了到中子慢化現(xiàn)象。1942年12月2日在芝加哥大學(xué)建成世界上第一座可控原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆。MariaSk?odowska-Curie

（1867-1934）EnricoFermi(1901-1954)1939年(約里奧－居里夫婦,費(fèi)米)證明鈾核分裂過程放出2－ErnestRutherford(1871-1937)AlbertEinstein(1879-1955)SirJ.J.Thomson(1856-1940)SirJamesChadwirk(1891-1974)師生關(guān)系師生關(guān)系NielsBohr1885-1962）師生關(guān)系錢三強(qiáng)（1913-1992）IrèneJoliot-Curie（1897-1956）師生關(guān)系師生關(guān)系EnricoFermi(1901-1954)ErnestRutherfordAlbertEinste核能的最初應(yīng)用－核武器1939年二戰(zhàn)爆發(fā)，美、英、德等國研究原子彈1942年12月建成世界第一座核反應(yīng)堆之后美國建成三座石墨水冷生產(chǎn)堆。生產(chǎn)原子彈所需的钚。同時用電磁分離法生產(chǎn)高富集鈾。1945年美國制成三顆原子彈。一顆用于試驗(yàn)，另兩顆分別投落在日本的廣島和長崎。1952年研制氫彈成功。蘇、英、法分別于1949、1952、1960年爆炸原子彈。后來爆炸了氫彈。核能的最初應(yīng)用－核武器1939年二戰(zhàn)爆發(fā)，美、英、德等國研究美國1955年建成世界上第一艘核潛艇，蘇聯(lián)1959年建成核潛艇。蘇、美近500艘核潛艇（700個反應(yīng)堆）。美、俄、法擁有核動力航空母艦。為美國遠(yuǎn)程攻擊的主力。壓水堆動力。中國于1964年10月16日，1967年6月17日成功地爆炸了原子彈和氫彈。中國于1971年9月建成第一艘核潛艇，繼美、蘇、英、法之后第五個有核艇國家。1988年9月完成導(dǎo)彈核潛艇從水下發(fā)射彈道導(dǎo)彈的飛行試驗(yàn)。洛杉磯攻擊核潛艇法國戴高樂號核動力航空母艦中國漢D級最新核潛艇美國1955年建成世界上第一艘核潛艇，蘇聯(lián)1959年建成核潛核電站火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電，水力發(fā)電站利用水力發(fā)電，而核電站是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能的新型發(fā)電站。核電站大體可分為兩部分：一部分是利用核能生產(chǎn)蒸汽的核島、包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；另一部分是利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島，包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。核電站火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電，水力發(fā)電站利用水力發(fā)電，核反應(yīng)堆產(chǎn)生核裂變反應(yīng)的設(shè)備叫做反應(yīng)堆。原子核反應(yīng)堆通常以鈾或钚作核燃料，可控地進(jìn)行鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，并持續(xù)不斷地將裂變能量帶出作功的一種特殊的原子鍋爐。核反應(yīng)堆產(chǎn)生核裂變反應(yīng)的設(shè)備叫做反應(yīng)堆。原子核反應(yīng)堆通常以鈾1960198020002020204020602080Generation1ShippingportPWRUSSR-1（50-60built）Generation2Generation3OperatingPWR

（PWR，BWR，

CANDU，WWER）Generation4AP1000,EPR?FirstreactorsCurrentReactorsAdvanced

ReactorGenIV

REACTORS反應(yīng)堆發(fā)展歷史1960198020002020204020602080Ge1942年世界上第一座核反應(yīng)堆運(yùn)行成功1942年世界上第一座核反應(yīng)堆運(yùn)行成功核反應(yīng)堆發(fā)展歷史實(shí)驗(yàn)示范階段（1946-1965）高速發(fā)展階段（1966-1980）滯緩發(fā)展階段（1980-2000）良性循環(huán)：改進(jìn)技術(shù)，降低成本及大規(guī)模出口這一時期基本形成了目前世界核電的格局

美國：壓水堆Model212、Model312，Model314，Model412、Model414；沸水堆（BWR）法國、日本、韓國：Model412、System80等標(biāo)準(zhǔn)核電站美國-蘇聯(lián)引導(dǎo)核電發(fā)展第二世界國際積極跟進(jìn)

英國，法國：原型天然鈾石墨氣冷堆核電站加拿大：天然鈾重水堆核電站1973，1979年兩次石油危機(jī)1979年3月美國三哩島事故雪上加霜1986年蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故致命一擊要求更安全的第三代核電站，第三代核能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。核反應(yīng)堆發(fā)展歷史實(shí)驗(yàn)示范階段（1946-1965）良性循環(huán)：核動力堆—第二春天？（2000-）經(jīng)濟(jì)發(fā)展受能源及環(huán)境制約凸顯美國把擴(kuò)大核能作為國家能源政策的重要組成部分；俄羅斯制定了較大規(guī)模的核電計(jì)劃，已在南方建造一座100萬千瓦的反應(yīng)堆，還有4座機(jī)組也在建設(shè)中；日本政府提出核電立國，計(jì)劃在2010年前新建13座核電廠，2011年后再建7座核電廠；近期，亞洲有11個國家分別提出將要發(fā)展核電第三代核電系統(tǒng)EPR2005年芬蘭動工，2007年法國動工第三代核電系統(tǒng)AP1000

2007年在中國動工。

（海陽，三門）核動力堆—第二春天？（2000-）經(jīng)濟(jì)發(fā)展受能源及環(huán)境制約凸當(dāng)前核能面臨的挑戰(zhàn)如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展？核能面臨的挑戰(zhàn)可歸結(jié)為：

可管理的廢物、燃料資源的有效利用和環(huán)境效益有競爭力的經(jīng)濟(jì)性公眾認(rèn)可的安全性核能系統(tǒng)和核燃料的安全保障當(dāng)前核能面臨的挑戰(zhàn)如何對第四代核能系統(tǒng)的要求2000年美國提出第四代核能系統(tǒng)的概念。這個概念已在世界上被廣泛接受，組成第四代核能系統(tǒng)國際論壇，中國已參加該論壇?？沙掷m(xù)性經(jīng)濟(jì)性安全性防止擴(kuò)散對第四代核能系統(tǒng)的要求2000年美國提出第四代核能系統(tǒng)的概念未來的第四代反應(yīng)堆兩年評估的結(jié)果，6種第四代反應(yīng)堆堆型入選（2002年提出）未來的第四代反應(yīng)堆兩年評估國內(nèi)外核電發(fā)展概況

國際約463堆，總功率約3.7億千瓦全球平均：容量占11%，電量占17%發(fā)達(dá)國家平均：容量占20%，電量占30%國家/地區(qū)美國法國日本俄羅斯德國烏克蘭堆數(shù)1076055332020裝機(jī)容量,MW991886430044650232202228017570核電份額%208035163247國家/地區(qū)韓國英國瑞典西班牙中國其他總計(jì)堆數(shù)18351291183463裝機(jī)容量,MW1489012930100407320917047110370398核電份額%342846291.4裝機(jī)容量：美國居首位，占1/4發(fā)展速度：法國、日本、韓國發(fā)展國家：韓國、中國國內(nèi)外核電發(fā)展概況國際國家/地區(qū)美國法國日本俄羅斯德國烏克世界能源特點(diǎn)目前全世界能源總消費(fèi)量約為130億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，化石能源占85%以上，從能源的供應(yīng)結(jié)構(gòu)來看，目前世界上消耗的能源主要來自煤、石油、天然氣三大資源。資源問題；環(huán)境問題政治沖突；外部成本世界能源特點(diǎn)目前全世界能源總消費(fèi)量約為130億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，化石我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能源結(jié)構(gòu)上：以煤為主體，石油和天然氣資源不豐富，一次能源消費(fèi)占能源消費(fèi)量的70％，電力能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤電占發(fā)電總量的77％。能源區(qū)域分布與工業(yè)布局不平衡，而且相反。中國已成為世界第二大能源生產(chǎn)與消費(fèi)國、第一大煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國、第二大石油消費(fèi)國及石油進(jìn)口國、第二大電力生產(chǎn)國。我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能源結(jié)構(gòu)上：以煤為主體，石油和天然氣資源不豐能源問題困擾中國北煤南運(yùn)－－運(yùn)輸量十分巨大，經(jīng)濟(jì)上也不合理。西電東送－－技術(shù)上難度大，經(jīng)濟(jì)上代價高。發(fā)展核電－－核電在工業(yè)發(fā)達(dá)國家已有幾十年的發(fā)展歷史，核電已成為一種成熟的能源。能源問題困擾中國北煤南運(yùn)－－運(yùn)輸量十分巨大，經(jīng)濟(jì)上也不合理。中國需要發(fā)展核電國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃（2006－2020年）提出中國發(fā)展面臨的“瓶頸”是能源、資源和環(huán)境問題本世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家的水平：一次能源消費(fèi)45億噸標(biāo)煤/年，電力裝機(jī)16億千瓦。中國需要發(fā)展核電國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃（2006－2020年我國核電發(fā)展概況已建

MW大亞灣2×1000嶺澳2×1000秦山一期1×350秦山二期2×650秦山三期2×700連云港2×1060小計(jì)總計(jì)4000

,51709170

在建及規(guī)劃

MW嶺澳二期2×1080紅沿河4×1100臺山4×1700寧德4×1100陽江4×1060秦山二期（續(xù)）2×650方家山2×1100三門4×1200海陽4×1200福清6×100石灣島20小計(jì)總計(jì)22000，13920359202020建成70000MW，在建40000MW我國核電發(fā)展概況大亞灣2×1000嶺澳2×1000秦山一期1秦山一期核電廠秦山一期核電廠秦山三期核電廠秦山三期核電廠大亞灣核電廠廠區(qū)大亞灣核電廠廠區(qū)中國的核電發(fā)展大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆示范電站”已列入國家發(fā)展重大專項(xiàng)20萬千瓦模塊式高溫氣冷堆示范電站項(xiàng)目已于2009年9月開工，計(jì)劃于2013年11月投產(chǎn)發(fā)電向巴基斯坦出口30萬千瓦恰?，敽穗娬局袊暮穗姲l(fā)展大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆示范電站”已列入國家我國本世紀(jì)核電發(fā)展戰(zhàn)略《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005-2020年)》貫徹“積極推進(jìn)核電建設(shè)”的電力發(fā)展基本方針，統(tǒng)一核電發(fā)展技術(shù)路線，注重核電的安全性和經(jīng)濟(jì)性，堅(jiān)持以我為主，中外合作，以市場換技術(shù)，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，國內(nèi)統(tǒng)一組織消化吸收，并再創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)壓水堆核電站工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程建設(shè)和運(yùn)營管理的自主化。形成批量化建設(shè)中國品牌先進(jìn)核電站的綜合能力，提高核電所占比重，實(shí)現(xiàn)核電技術(shù)的跨越式發(fā)展，迎頭趕上世界核電先進(jìn)水平。我國本世紀(jì)核電發(fā)展戰(zhàn)略《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005-202核電發(fā)展帶來的機(jī)遇國內(nèi)核電投資商中國核工業(yè)總公司：成員單位100多家廣東核電集團(tuán)中國電力投資集團(tuán)公司國內(nèi)相關(guān)高校清華大學(xué)西安交通大學(xué)上海交通大學(xué)哈爾濱工程大學(xué)南華大學(xué)四川大學(xué)南京理工大學(xué)核電發(fā)展帶來的機(jī)遇國內(nèi)核電投資商中國核工業(yè)總公司：成員單位聚變反應(yīng)堆勞森判據(jù)（點(diǎn)火條件）1957年，英國物理學(xué)家勞森（Lawson）通過估算給出了聚變自持燃燒的條件。nTτ>5×1021m-3Kevsn:等離子體密度T:等離子體溫度τ

:等離子體約束時間聚變反應(yīng)堆勞森判據(jù)（點(diǎn)火條件）nTτ>5×1021m-3磁約束核聚變---托卡馬克裝置托卡馬克核聚變的中央是一個環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈。在通電的時候托卡馬克的內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。ITER

(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)

1985年開始談判2006年5月24日，7個成員簽訂《成立國際組織聯(lián)合實(shí)施ITER計(jì)劃的協(xié)定》ITER將建在法國的Cadarache（卡達(dá)拉什）磁約束核聚變---托卡馬克裝置托卡馬克核聚變的中央是一個環(huán)形西南物理研究所，環(huán)流2號（HL-2）中科院等離子體物理研究所西南物理研究所，環(huán)流2號（HL-2）中科院等離子體物理研究所慣性約束核聚變

慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體，裝入直徑約幾毫米的小球內(nèi)。從外面均勻射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸發(fā)，受它的反作用，球面內(nèi)層向內(nèi)擠壓（反作用力是一種慣性力，靠它使氣體約束，所以稱為慣性約束），就像噴氣飛機(jī)氣體往后噴而推動飛機(jī)前飛一樣，小球內(nèi)氣體受擠壓而壓力升高，并伴隨著溫度的急劇升高。當(dāng)溫度達(dá)到所需要的點(diǎn)火溫度（大概需要幾十億度）時，小球內(nèi)氣體便發(fā)生爆炸，并產(chǎn)生大量熱能。慣性約束核聚變慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合NIF(NationalIgnitionFacility)1997May29-2009March,192Beams,50TW20ns~1MJ.FromthewebsiteofNIFNIF(NationalIgnitionFacilit小結(jié)化石能源－中流砥柱，任重道遠(yuǎn)裂變能－臨危授命，千秋功過可再生能源－大器晚成，前途無量聚變能－返璞歸真，來日方長可再生能源＋聚變－解決未來世界能源問題的主力小結(jié)化石能源－中流砥柱，任重道思考題核能發(fā)電的原理是什么？核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是什么？你對未來的先進(jìn)反應(yīng)堆型有何看法？思考題核能發(fā)電的原理是什么？核反應(yīng)堆工程主講教師：胡朝霞

anfanyhu@環(huán)化樓117核反應(yīng)堆工程主講教師：胡朝霞教材：閻昌琪，曹欣榮等編，核反應(yīng)堆工程，哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004參考書籍：凌備備，楊延洲主編，核反應(yīng)堆工程原理，

北京：原子能出版社，1982謝仲生編著，

核反應(yīng)堆物理分析，西安：西安交大出版社，2004馬進(jìn)，王兵樹，馬永光編著，核能發(fā)電原理，北京：中國電力出版社，2007方杰主編，輻射防護(hù)導(dǎo)論，北京：原子能出版社，1991朱繼洲等編著，核反應(yīng)堆安全分析，西安：西安交大出版社，2000教材：本課程的目的及要求對與核反應(yīng)堆有關(guān)的知識及問題作全面的介紹：了解核能發(fā)展的動向并掌握核反應(yīng)堆的有關(guān)知識探討核反應(yīng)堆的發(fā)展趨勢探索我國核能的發(fā)展方向熟：熟練掌握核反應(yīng)堆物理、結(jié)構(gòu)材料、核熱工及核安全的基本專業(yè)知識新：通過學(xué)習(xí)和閱讀了解核反應(yīng)堆的最新發(fā)展思：對核反應(yīng)堆的發(fā)展有深入思索本課程的目的及要求對與核反應(yīng)堆有關(guān)的知識及問題作全面的介紹：核科學(xué)技術(shù)范圍核科學(xué)技術(shù)核燃料工藝技術(shù)乏燃料后處理技術(shù)核安全輻射防護(hù)技術(shù)放射性三廢處理與處置技術(shù)核設(shè)施退役核技術(shù)應(yīng)用核輻射物理與技術(shù)反應(yīng)堆工程技術(shù)等離子物理學(xué)粒子加速器裂變堆技術(shù)聚變堆技術(shù)核科學(xué)技術(shù)范圍核科學(xué)技術(shù)核燃料工藝技術(shù)乏燃料后處理技術(shù)核安全裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料與工藝技術(shù)放射性三廢處理與處置技術(shù)核反應(yīng)堆熱工核燃料與工藝技術(shù)核反應(yīng)堆控制技術(shù)核安全輻射防護(hù)技術(shù)核反應(yīng)堆工程核反應(yīng)堆物理核反應(yīng)堆工程乏燃料后處理技術(shù)裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料與工藝技術(shù)核燃料與工藝技術(shù)核反應(yīng)堆控制技術(shù)核反應(yīng)堆物理乏燃料后處理技術(shù)裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)放射性三廢核反應(yīng)堆熱課程內(nèi)容提綱緒論（3學(xué)時）第一章核反應(yīng)堆的核物理基礎(chǔ)（8學(xué)時）第二章核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料（5學(xué)時）第三章核反應(yīng)堆熱工（5學(xué)時）第四章核反應(yīng)堆安全（8學(xué)時）第五章新型核動力堆技術(shù)（3學(xué)時）課程內(nèi)容提綱緒論（3學(xué)時）緒論什么是核能？關(guān)于核能你的聯(lián)想是什么？緒論什么是核能？核能——無窮的能源核裂變反應(yīng)核裂變能如全部利用，能供使用2400-2800年所釋放的能量比全世界現(xiàn)有能源總量放出的能量大千萬倍。如實(shí)現(xiàn)可控核聚變，能供使用上千億年。核聚變反應(yīng)核聚變能40萬億噸2000多億噸氘，鋰鈾、釷礦核能——無窮的能源核裂變反應(yīng)核裂變能如全部利用，能供使用2你的聯(lián)想--福？禍？核電站提供17％的清潔電能√核安全問題×三哩島切爾諾貝利核電事故核廢料處置×核動力與核武器？核潛艇，核動力航母日本廣島，長崎原子彈伊朗，朝鮮的核設(shè)施你的聯(lián)想--福？禍？核電站提供17％的清潔電能√核電分布核電分布核反應(yīng)堆工程緒論課件為什么核能發(fā)展存在爭議？化石能源-習(xí)以為常幾百年，上百年歷史，依賴性強(qiáng)對環(huán)境影響逐步顯現(xiàn)（溫水煮青蛙）可再生能源-歷史久遠(yuǎn)能量密度小，分散受經(jīng)濟(jì)性制約核能-愛憎分明，毀譽(yù)參半歷史短，能量大，潛在風(fēng)險大能量表現(xiàn)形式神秘，未知和不確定性大生命周期長，影響久遠(yuǎn)為什么核能發(fā)展存在爭議？化石能源-習(xí)以為常核能是不可或缺的替代能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和全球變暖的環(huán)境壓力為核能的發(fā)展開辟了新的機(jī)遇。核電：當(dāng)前最理想、最可行的非化石替代能源。聚變能：取之不盡，用之不竭的永久清潔能源。核能是不可或缺的替代能源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和全球變暖的環(huán)境科學(xué)發(fā)現(xiàn)-核裂變的實(shí)現(xiàn)1896年法國人（H.Bequerrel)發(fā)現(xiàn)(鈾)發(fā)射性1903年皮埃爾居里夫婦與他獲諾貝爾物理獎(釙鐳),1911居里夫人第二次獲獎(化學(xué)獎,放射性射線性質(zhì))1919年英國人(E.Rutherford)實(shí)現(xiàn)人為核反應(yīng)(放射性,原子結(jié)構(gòu)的奠基人,劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室主任,1908年諾貝爾化學(xué)獎)1932年英國人(查德威克)發(fā)現(xiàn)中子1935年獲諾貝爾物理學(xué)獎,劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室1938年德國人(哈恩等)實(shí)現(xiàn)核裂變獲得1944年諾貝爾化學(xué)獎HenryBecquerel(1852-1908)貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性的底片ErnestRutherford(1871-1937)SirJamesChadwick(1891-1974)科學(xué)發(fā)現(xiàn)-核裂變的實(shí)現(xiàn)1896年法國人（H.Bequerr1939年(約里奧－居里夫婦,費(fèi)米)證明鈾核分裂過程放出2－3個中子，確定了自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可行性。約里奧－居里夫婦獲得了1935年度的諾貝爾化學(xué)獎,(中子,正電子兩次失去獲獎機(jī)會);費(fèi)米,1938年獲諾貝爾物理學(xué)獎,用中子代替α粒子對周期表上的元素逐一攻擊直到鈾，發(fā)現(xiàn)了中子引起的人工放射性，還觀察了到中子慢化現(xiàn)象。1942年12月2日在芝加哥大學(xué)建成世界上第一座可控原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆。MariaSk?odowska-Curie

（1867-1934）EnricoFermi(1901-1954)1939年(約里奧－居里夫婦,費(fèi)米)證明鈾核分裂過程放出2－ErnestRutherford(1871-1937)AlbertEinstein(1879-1955)SirJ.J.Thomson(1856-1940)SirJamesChadwirk(1891-1974)師生關(guān)系師生關(guān)系NielsBohr1885-1962）師生關(guān)系錢三強(qiáng)（1913-1992）IrèneJoliot-Curie（1897-1956）師生關(guān)系師生關(guān)系EnricoFermi(1901-1954)ErnestRutherfordAlbertEinste核能的最初應(yīng)用－核武器1939年二戰(zhàn)爆發(fā)，美、英、德等國研究原子彈1942年12月建成世界第一座核反應(yīng)堆之后美國建成三座石墨水冷生產(chǎn)堆。生產(chǎn)原子彈所需的钚。同時用電磁分離法生產(chǎn)高富集鈾。1945年美國制成三顆原子彈。一顆用于試驗(yàn)，另兩顆分別投落在日本的廣島和長崎。1952年研制氫彈成功。蘇、英、法分別于1949、1952、1960年爆炸原子彈。后來爆炸了氫彈。核能的最初應(yīng)用－核武器1939年二戰(zhàn)爆發(fā)，美、英、德等國研究美國1955年建成世界上第一艘核潛艇，蘇聯(lián)1959年建成核潛艇。蘇、美近500艘核潛艇（700個反應(yīng)堆）。美、俄、法擁有核動力航空母艦。為美國遠(yuǎn)程攻擊的主力。壓水堆動力。中國于1964年10月16日，1967年6月17日成功地爆炸了原子彈和氫彈。中國于1971年9月建成第一艘核潛艇，繼美、蘇、英、法之后第五個有核艇國家。1988年9月完成導(dǎo)彈核潛艇從水下發(fā)射彈道導(dǎo)彈的飛行試驗(yàn)。洛杉磯攻擊核潛艇法國戴高樂號核動力航空母艦中國漢D級最新核潛艇美國1955年建成世界上第一艘核潛艇，蘇聯(lián)1959年建成核潛核電站火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電，水力發(fā)電站利用水力發(fā)電，而核電站是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能的新型發(fā)電站。核電站大體可分為兩部分：一部分是利用核能生產(chǎn)蒸汽的核島、包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；另一部分是利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島，包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。核電站火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電，水力發(fā)電站利用水力發(fā)電，核反應(yīng)堆產(chǎn)生核裂變反應(yīng)的設(shè)備叫做反應(yīng)堆。原子核反應(yīng)堆通常以鈾或钚作核燃料，可控地進(jìn)行鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，并持續(xù)不斷地將裂變能量帶出作功的一種特殊的原子鍋爐。核反應(yīng)堆產(chǎn)生核裂變反應(yīng)的設(shè)備叫做反應(yīng)堆。原子核反應(yīng)堆通常以鈾1960198020002020204020602080Generation1ShippingportPWRUSSR-1（50-60built）Generation2Generation3OperatingPWR

（PWR，BWR，

CANDU，WWER）Generation4AP1000,EPR?FirstreactorsCurrentReactorsAdvanced

ReactorGenIV

REACTORS反應(yīng)堆發(fā)展歷史1960198020002020204020602080Ge1942年世界上第一座核反應(yīng)堆運(yùn)行成功1942年世界上第一座核反應(yīng)堆運(yùn)行成功核反應(yīng)堆發(fā)展歷史實(shí)驗(yàn)示范階段（1946-1965）高速發(fā)展階段（1966-1980）滯緩發(fā)展階段（1980-2000）良性循環(huán)：改進(jìn)技術(shù)，降低成本及大規(guī)模出口這一時期基本形成了目前世界核電的格局

美國：壓水堆Model212、Model312，Model314，Model412、Model414；沸水堆（BWR）法國、日本、韓國：Model412、System80等標(biāo)準(zhǔn)核電站美國-蘇聯(lián)引導(dǎo)核電發(fā)展第二世界國際積極跟進(jìn)

英國，法國：原型天然鈾石墨氣冷堆核電站加拿大：天然鈾重水堆核電站1973，1979年兩次石油危機(jī)1979年3月美國三哩島事故雪上加霜1986年蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故致命一擊要求更安全的第三代核電站，第三代核能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。核反應(yīng)堆發(fā)展歷史實(shí)驗(yàn)示范階段（1946-1965）良性循環(huán)：核動力堆—第二春天？（2000-）經(jīng)濟(jì)發(fā)展受能源及環(huán)境制約凸顯美國把擴(kuò)大核能作為國家能源政策的重要組成部分；俄羅斯制定了較大規(guī)模的核電計(jì)劃，已在南方建造一座100萬千瓦的反應(yīng)堆，還有4座機(jī)組也在建設(shè)中；日本政府提出核電立國，計(jì)劃在2010年前新建13座核電廠，2011年后再建7座核電廠；近期，亞洲有11個國家分別提出將要發(fā)展核電第三代核電系統(tǒng)EPR2005年芬蘭動工，2007年法國動工第三代核電系統(tǒng)AP1000

2007年在中國動工。

（海陽，三門）核動力堆—第二春天？（2000-）經(jīng)濟(jì)發(fā)展受能源及環(huán)境制約凸當(dāng)前核能面臨的挑戰(zhàn)如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展？核能面臨的挑戰(zhàn)可歸結(jié)為：

可管理的廢物、燃料資源的有效利用和環(huán)境效益有競爭力的經(jīng)濟(jì)性公眾認(rèn)可的安全性核能系統(tǒng)和核燃料的安全保障當(dāng)前核能面臨的挑戰(zhàn)如何對第四代核能系統(tǒng)的要求2000年美國提出第四代核能系統(tǒng)的概念。這個概念已在世界上被廣泛接受，組成第四代核能系統(tǒng)國際論壇，中國已參加該論壇?？沙掷m(xù)性經(jīng)濟(jì)性安全性防止擴(kuò)散對第四代核能系統(tǒng)的要求2000年美國提出第四代核能系統(tǒng)的概念未來的第四代反應(yīng)堆兩年評估的結(jié)果，6種第四代反應(yīng)堆堆型入選（2002年提出）未來的第四代反應(yīng)堆兩年評估國內(nèi)外核電發(fā)展概況

國際約463堆，總功率約3.7億千瓦全球平均：容量占11%，電量占17%發(fā)達(dá)國家平均：容量占20%，電量占30%國家/地區(qū)美國法國日本俄羅斯德國烏克蘭堆數(shù)1076055332020裝機(jī)容量,MW991886430044650232202228017570核電份額%208035163247國家/地區(qū)韓國英國瑞典西班牙中國其他總計(jì)堆數(shù)18351291183463裝機(jī)容量,MW1489012930100407320917047110370398核電份額%342846291.4裝機(jī)容量：美國居首位，占1/4發(fā)展速度：法國、日本、韓國發(fā)展國家：韓國、中國國內(nèi)外核電發(fā)展概況國際國家/地區(qū)美國法國日本俄羅斯德國烏克世界能源特點(diǎn)目前全世界能源總消費(fèi)量約為130億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，化石能源占85%以上，從能源的供應(yīng)結(jié)構(gòu)來看，目前世界上消耗的能源主要來自煤、石油、天然氣三大資源。資源問題；環(huán)境問題政治沖突；外部成本世界能源特點(diǎn)目前全世界能源總消費(fèi)量約為130億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，化石我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能源結(jié)構(gòu)上：以煤為主體，石油和天然氣資源不豐富，一次能源消費(fèi)占能源消費(fèi)量的70％，電力能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤電占發(fā)電總量的77％。能源區(qū)域分布與工業(yè)布局不平衡，而且相反。中國已成為世界第二大能源生產(chǎn)與消費(fèi)國、第一大煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國、第二大石油消費(fèi)國及石油進(jìn)口國、第二大電力生產(chǎn)國。我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能源結(jié)構(gòu)上：以煤為主體，石油和天然氣資源不豐能源問題困擾中國北煤南運(yùn)－－運(yùn)輸量十分巨大，經(jīng)濟(jì)上也不合理。西電東送－－技術(shù)上難度大，經(jīng)濟(jì)上代價高。發(fā)展核電－－核電在工業(yè)發(fā)達(dá)國家已有幾十年的發(fā)展歷史，核電已成為一種成熟的能源。能源問題困擾中國北煤南運(yùn)－－運(yùn)輸量十分巨大，經(jīng)濟(jì)上也不合理。中國需要發(fā)展核電國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃（2006－2020年）提出中國發(fā)展面臨的“瓶頸”是能源、資源和環(huán)境問題本世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家的水平：一次能源消費(fèi)45億噸標(biāo)煤/年，電力裝機(jī)16億千瓦。中國需要發(fā)展核電國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃（2006－2020年我國核電發(fā)展概況已建

MW大亞灣2×1000嶺澳2×1000秦山一期1×350秦山二期2×650秦山三期2×700連云港2×1060小計(jì)總計(jì)4000

,51709170

在建及規(guī)劃

MW嶺澳二期2×1080紅沿河4×1100臺山4×1700寧德4×1100陽江4×1060秦山二期（續(xù)）2×650方家山2×1100三門4×1200海陽4×1200福清6×100石灣島20小計(jì)總計(jì)22000，13920359202020建成70000MW，在建40000MW我國核電發(fā)展概況大亞灣2×1000嶺澳2×1000秦山一期1秦山一期核電廠秦山一期核電廠秦山三期核電廠秦山三期核電廠大亞灣核電廠廠區(qū)大亞灣核電廠廠區(qū)中國的核電發(fā)展大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆示范電站”已列入國家發(fā)展重大專項(xiàng)20萬千瓦模塊式高溫氣冷堆示范電站項(xiàng)目已于2009年9月開工，計(jì)劃于2013年11月投產(chǎn)發(fā)