核能利用与可持续发展.ppt

核能利用与可持续发展 发展核能与减少温室气体排放 舒翔顶 20094538 环规09级三班 主讲人 班级 学号 Contents 当前人类面临的能源危机 核能与温室气体排放 我国的核能利用与环境保护 安全的核能 保护环境与核能利用的前景道路 利用核能历史 人类利用核能历史 1 1919年 英国卢瑟福用 粒子轰击氮原子核 使其嬗变成氧原子 2 1932年 查得威克发现中子3 1934年 法国约里奥 居里夫妇用 粒子轰击铝 产生了一个磷的同位素 但很快放出正电子蜕变为硅 4 卢瑟福 1933 和爱因斯坦 1935 均没有意识到原子能的实际利用近在眼前 核能开发的历史进程 5 1934年 意大利物理学家费米用中子轰击原子核 并发现通过石蜡减速之后的慢中子 裂核能力更强 费米因此获38年诺贝尔物理奖 6 1938年 德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元素与铀相距甚远 奥地利女物理学家迈特纳提出核裂变猜想 以解释铀实验 并称裂变过程要放出大量能量 7 费米提出链式反应概念 8 1939年9月1日 第二次世界大战正式打响 核能开发的历史进程 9 1940年 美国政府正式大量拨款 启动 曼哈顿工程 格罗夫斯将军为行政首脑10 1941年12月 1942年12月 费米在芝加哥研制原子反应堆11 铀235 钚239的提纯12 1943年1月 1945年7月 奥本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制 13 7月16日凌晨5时30分 第一颗铀原子弹试爆成功 比一千个太阳都亮 14 曼哈顿工程 动员50万人 耗费22亿美元 占用全国三分之一的电力 核能开发的历史进程 1 核军备竞赛 盟国之争2 45年8月 斯大林下令抓紧研制原子弹3 1949年8月 苏联成功地进行了核实验4 1952年11月1日 美国试爆第一颗氢弹5 1953年8月 苏联研制氢弹成功6 1952年10月3日 英国研制成功原子弹7 1960年2月13日 法国研制成功钚弹8 1964年10月16日 中国试爆成功原子弹 1 1公斤核燃料相当于2500吨煤2 1954年 苏联建成第一座小型原子能电站 1956 英国 1957 美国 3 核电站 成本低 污染小 效率高 但事故太可怕4 1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸 人为造成三道安全措施无效5 1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故 由于多重安全系统发挥作用 后果不严重6 核聚变 核能开发的历史进程 当前人类面临的能源危机 风能水能太阳能 煤炭是目前人类利用最广泛的能源之一 其有利用方便 使用安全等特点 但是对环境的破坏显而易见 风能和太阳能虽然地碳排放 但是利用难度较大 水能在牵涉社会人文方面影响较大 利用率高 常规情况下对环境破坏小 淡突发情况下带来的问题值得警惕 人类利用能源构成 煤炭 核能 核能与其他能源链的温室气体排放比较 国际原子能机构 IAEA 从1992年起与其他8个国际组织一起进行了各种发电能源的比较研究 结果显示核电链的CO 当量排放量是最低的 仅为化石燃料发电的1 100 40 也低于水电 风能和生物质能 核电链的温室气体排放源 主要是在铀的提取 加工 富集过程以及钢和水泥等建筑材料生产过程的化石燃料消耗和水泥生产工艺过程的排放 这些排放量与化石燃料直接燃烧发电的排放量相比是微不足道的 而且仍有进一步降低 国际上发展核能减排温室气体动态 面对全球气候变化问题 从各国政府采取的针对能源领域的行动和对策来看 改变能源结构和增加核能使用比例 用核能替代燃煤发电技术是控制温室气体排放的有效途径 2005年8月在维也纳举行的联合国气候变化研讨会上探讨了将能源部门在2030年时的碳排放量降低至当前水平的方法 联合国气候变化框架公约 UNFCCC 的报告强调了核能的减排作用并指出应对核能进行更多的投资l3l 我国的核能利用与环境保护 中国核电发展基本情况中国是世界上少数几个拥有比较完整核工业体系的国家之一 中国核电事业起步于20世纪70年代 现已初步形成了浙江秦山 广东大亚湾和江苏田湾3个核电基地 至2008年底 运行的核电机组为11台 装机容量达到908万kW 核电约占全国总发电量的2 近年来核电发展步伐不断加快 在建核电规模达到2708万kW 约占全球在建核电总规模的1 3 我国发展核能的温室气体减排效益 中国开展了对核电链与煤电链的温室气体排放系数的比较研究 得到了20世纪90年代中期的评价结果 即核电链的温室气体排放系数为13 7g kW h Isl 煤电链的温室气体排放系数约1302 3g kW h l9 核电链的各环节中 核电站运行期间的温室气体排放最小 仅占整个核电链的14 5 温室气体排放主要是由为维持核电运行而入的火电造成的 核电站建设期间造成温室气体排放的主要因素为水泥 碳钢 铜和不锈钢 合金钢 等建设用材 这些因素占核电链的48 5 l8l 煤电链的温室气体排放系数中 燃煤电厂发电运行期间占77 9 煤矿开采占15 9 如果加上煤田燃烧则占到21 4 9 由此可见 中国煤电链的温室气体排放要比核电链高出2个数量级 目前 对中国不同能源系统的温室气体排放评价工作尚未完成 其中对21世纪初期核电链与煤电链的温室气体排放系数的更新计算的初步结果显示00 核电与煤电的温室气体排放系数均有所降低 但两者的差值可能更大 也就是说发展核电减少的CO排放量可能更大 我国的核能利用与环境保护 发展核电减排温室气体的效益是明显的 根据2007年国务院批准的核电中长期发展规划l 到2020年 中国核电装机容量将达到4000万kW 在建核电容量1800万kW左右 共5800万kw 占全部电力装机容量的4 按照4000万kw保守计算2020年用核能发电代替燃煤发电带来的温室气体减排将达到4 5亿t 根据国家发展和改革委员会能源研究所 2020年中国能源需求情景分析的研究结果 到2020年 中国化石燃料燃烧产生的CO排量将达到62亿 66亿t 121 按照60 Lt保守计算 则发展核能代替化石燃料可有7 5 的直接减排贡献 考虑到核电链的温室气体排放主要因素是建设用材和其他燃料消耗 而将来的能耗水平仍有降低空间 因此核能总的减排效益可能更高 安全的核能 当今 全世界几乎16 的电能是由441座核反应堆生产的 而其中有9个国家的40 多的能源生产来自核能 在这一领域 国际原子能机构作为隶属联合国大家庭的一个国际机构 对和平利用 开发原子能的活动积极加以扶持 并且为核安全和环保确立了相应的国际标准 国际原子能机构的作用相当于一个在核领域进行科技合作的政府间中心论坛 作为一个协调中心 该机构的设立便于在核安全领域交换信息 制订方针和规范以及应有关政府之要求提供如何加强核反应堆安全和避免核事故风险的方法 国际原子能机构还在旨在确保核技术的运用以求可持续发展的国际努力中扮演重要作用 随着各国的核能计划增多 公众日益关注核安全问题 国际原子能机构在核安全领域的职责也扩大了 为此 国际原子能机构制订了辐射防护基准标准 并就特定的业务类型颁布了有关条例和业务守则 其中包括安全运送放射性材料方面的条例和业务守则 依据 核事故或辐射紧急援助公约 和 及早通报核事故公约 一旦发生放射性事故 国际原子能机构会立即采取行动 确保向成员国提供紧急援助 国际原子能机构还对其他几个核安全方面的国际条约担负着保存任务 这些国际条约包括 核材料实物保护公约 维也纳核损害民事责任公约 核安全公约 以及 废燃料管理安全和放射性废物管理安全联合公约 最后一个公约是针对核安全问题的第一个国际性的法律文书 安全的核能 国际原子能机构就各成员国实施原子能计划提供援助和咨询意见 并且积极推动各国就科技信息进行交流 该机构还帮助各国政府在水 卫生 营养及药物和食品生产等领域和平利用原子能 这方面一个突出的例子是利用核辐射技术所开展的突变育种工作 通过这一工作 将近2000个新的优良作物品种业已开发成功 当前 围绕能源选择的问题争论不休 这场争论的起因是国际社会试图控制二氧化碳向大气层的排放 因为二氧化碳进入大气层导致了全球升温 国际原子能机构强调核能的种种好处 认为作为一种重要的能源来源 核能不存在温室气体和其他有毒气体排放的问题 通过其设在维也纳的国际核信息系统 国际原子能机构对几乎所有核科学和技术方面的信息进行收集和传播 国际原子能机构还与联合国教育 科学及文化组织合作 在意大利东北部城市的里雅斯特设立了国际理论物理中心 该中心拥有三个实验室 开展原子能基础应用方面的研究 国际原子能机构还与联合国粮农组织合作 开展原子能应用于粮食和农业生产领域的研究 该机构还与世界卫生组织合作 开展核辐射应用于医药和生物学领域的研究 此外 国际原子能机构在摩纳哥还设有海洋环境实验室 该实验室得到了联合国环境规划署和教育 科学及文化组织的协助 共同对全球海洋环境污染的情况进行研究 保护环境与核能利用的前景道路 面对全球气候变化问题 从各国政府采取的针对能源领域的行动和对策来看 控制温室气体排放的技术途径主要是改变能源结构 控制化石燃料使用量 提高能源效率 增加核能和可再生能源使用比例 中国能源需求总量大且增长迅速 目前已成为世界上仅次于美国的第二大能源生产国和消费国 但人均能耗尚处于较低水平 中国能源结构的特点是以煤为主的能源生产与消费 与以油 气为主的世界能源构成相比 中国能源消费的CO 排放强度比世界平均水平高出30 以上 目前 中国的CO 排放总量接近60亿t 实际上已超过美国成为世界第一排放大国 为应对气候变化 中