关于核裂变(核电站)与环境污染的报告.docVIP

关于核裂变（核电站）与环境污染的报告 一个假期已经结束了，在中恒学校领导与指导老师的大力支持与本组成员积极努力的探索下，本组课题已取得了成果，下面对本组成员研究成果进行总结。一 选题背景 现代社会，核能作为一种新能源越来越受到人们的关注，对它充满了好奇，为什么它能有如此大的能量。但与此同时，核污染也逐渐受到人们的重视。鉴于此，我组决定对核裂变（核电站）及环境污染进行学习探究。二 总体介绍 我组研究的课题是核裂变（核电站)与环境污染，在这一个假期中，我组成员各司其职，互相配合，对该课题进行了深入探究。分别从核裂变及其原理，核电站的结构，核电站的隐患，核辐射，核污染对环境影响，生活中的辐射等方面入手，进行探究。在了解其基本原理以及核污染对环境的影响后，纷纷提出自己的意见建议。 在放假期间我组成员进行了多方探究，有的请教老师，有的查资料，有的去采访。然后在组内进行交流讨论，发掘其中有价值的资料并加以利用。为了本次研究，我组建立了一个QQ群，便于组内交流。 在多方努力下，课题研究终于顺利完成了。三 研究成果1 核裂变及其原理 核裂变又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。当然，并不是所有的原子核都可以分裂，只有一些质量大的原子核，像铀，钍等才能发生裂变。在具备这一个条件后，还不能保证原子核可以分裂，需要吸收一个中子，吸收一个中子后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出两个到三个中子，并放出很大的能量，而放出的中子和能量又能使别的原子核发生核裂变，使这个过程持续进行下去，这种过程叫链式反应。我们经常说原子能，但也许并不知其含义，其实原子能就是上面所说原子核裂变是释放的巨大能量。那么原子能能量到底有多大呢？举个例子吧，一吨铀-235的核的裂变将产生20000兆瓦小时的能量，足以让20兆瓦的发电站运转1000小时，与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。 铀裂变在核电厂最常见，核裂变的分裂方式可分为自发裂变和感生裂变。自发裂变是没有外部作用时的裂变，类似于放射性衰变，是重核不稳定性的一种表现；感生裂变是在外来粒子（最常见的是中子）轰击下产生的裂变。 核裂变是在1938年发现的，由于当时第二次世界大战的需要，核裂变被首先用于制造威力巨大的原子 武器原子弹。原子弹的巨大威力就是来自核裂变产生的巨大能量。目前，人们除了将核裂变用于制造原子弹外，更努力研究利用核裂变产生的巨大能量为人类造福，让核裂变始终在人们的控制下进行，核电站就是这样的装置。 裂变释放能量是因为原子核中质量能量的储存方式以铁及相关元素(见核合成)的核的形态最为有效。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成，即使在形成时要求输入能量(取自超新星爆发)，它们却是很稳定的。不稳定的重核，比如铀-235的核，可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质(如铀-235)堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。 核反应堆有多种类型，按引起裂变的中子能量可分为：热中子堆和快中子堆。热中子的能量在0.1eV（电子伏特）左右，快中子能量平均在2eV左右。目前大量运行的是热中子堆，其中需要有慢化剂，通过它的原子与中子碰撞，将快中子慢化为热中子。慢化剂目前用的是水、重水或石墨。根据慢化剂和冷却剂和燃料不同，热中子堆可分为轻水堆（用轻水作慢化剂和冷却剂稍加浓铀作燃料）、重水堆（用重水作慢化剂和冷却剂稍加浓铀作燃料）和石墨水冷堆（石墨慢化，轻水冷却，稍加浓铀），轻水堆又分压水堆和沸水堆。2 核燃料循环 核燃料循环（nuclear fuel cycle），为核动力反应堆供应燃料和其后的所有处理和处置过程的各个阶段。它包括铀的采矿，加工提纯，化学转化，同位素浓缩，燃料元件制造，元件在反应堆中使用，核燃料后处理，废物处理和处置等。核燃料循环有3种主要型式：一次通过。使用过的燃料元件不进行后处理，而直接作为废物加以处置。热中子堆中再循环。使用过的燃料元件经后处理回收其中未用完的铀和新产生的钚，返回重新制造元件，循环使用。快中子增殖堆中再循环。快中子增殖堆燃料由钚和贫化铀构成。使用过后，经后处理回收其中铀和钚，返回循环使用。在这种反应堆中由铀238吸收中子生成的钚比由于裂变而消耗掉的钚还要多，因此可以实现核燃料（钚）的增殖。 核燃料循环以反应堆为中心，划分为堆前部分（前段）和堆后部分（后段）。前段指核燃料在入堆前的制备，包括铀矿的开采、铀矿石的加工精制（即前处理）、铀的转化、铀的浓缩和燃料元件制造等过程。后段指从反应堆卸出的乏燃料的处理，包括乏燃料的中间储存，乏燃料中铀、钚和裂变产物的分离（即核燃料后处理），以及放射性废物处理和放射性废物最终处置等过程。3 核电站（1） 核电站的结构 核电站是怎样发电的呢？简而言之，它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。 核电站除了关键设备核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。 主泵如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。 稳压器又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。 蒸汽发生器它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。 安全壳用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。 汽轮发电机核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力低，汽轮发电机体积比常规火电站的大。 危急冷却系统 为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。(2) 世界核电站发展趋势 1 提高安全性、改善经济性成为核电技术发展的主要趋向。 2 延长在役核电站的寿期已是世界各国都实际采取的行动。 3 单机容量继续向大型化方向发展。 4 采用非能动安全系统、简化系统、减少设备来提高安全性。 5 为便于堆内安全系统的设置和安排一般采用两个或四个的偶数环路。 6 仪表控制系统（I&C）的数字化和施工建设的模块化。 7 发展快中子堆技术，建立闭式核燃料循环，使核电能可持续发展。 8 模块化高温气冷堆受到关注。4 核辐射与核污染(1) 核辐射 核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中，这是亿万年来存在的客观事实，是正常现象。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发，故称为电离辐射。电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。直接致电离辐射包括质子等带电粒子。间接致电离辐射包括光子、中子等不带电粒子。放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核 爆炸和核事故都有核辐射核辐射主要是、三种射线。射线是氦核，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大。射线是电子流，照射皮肤后烧伤明显。这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近只要辐射源不进入体内，影响不会太大。射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波。(2) 核辐射对生物体作用机制 辐射对生物系统的原初作用，主要指对各种生物大分子（核酸、蛋白质、酶和酯）的直接作用和间接作用。生物分子直接吸收辐射能而被电离和激发，进而发生结构的变化，叫做直接作用。辐射能被生物分子周围的水分子吸收并引起水的分解，产生羟自由基、水合电子和氢原子(H)等反应性很高的自由基。它们通过扩散与生物分子发生化学反应并引起后者结构的改变；这种作用叫做间接作用。直接作用和间接作用的相对比例，取决于辐射能量损失的空间分布和生物系统的化学成分，也和生物系统的空间结构有关。（3） 核污染对环境的影响 主要指核物质泄露后的遗留物对环境的破坏，包括核辐射、原子尘埃等本身引起的污染，还有这些物质对环境的污染后带来的次生污染，比如被核物质污染的水源对人畜的伤害。 起因：有核武器实验、使用，核电站泄露，工业或医疗上使用的核物质丢失等。 危害： 有核武器实验、使用，核电站泄露，工业或医疗上使用的核物质丢失等。 放射性物质不仅沉降在爆炸点附近，还能飘落到非常遥远的地方，而且它对环境的辐射污染时间相当长，几千年甚至上万年都不会消失。核子武器爆炸后通常是以三种杀伤为主：光辐射、冲击波、核辐射。核子武器爆炸瞬间发出的强光会使眼睛出现暴盲、失明。 防治：1。严格控制能引起核污染的原料生产加工使用。2。通过立法限制核的使用和核原料的买卖，交易。 3。使用核能源要确定他的安全性，以安全最大化为原则。4。加快核能的科技研究，更深入的了解其原理，以更好的掌握和利用核能。5，避免核战争。约束有核国家关于核武器的研制和开发。6。进行核试验和开发核能，尽量使之在比较偏僻的地方进行，如果有事故，使他造成损失最小。 1986年4月26日凌晨1时30分，在苏联白俄罗斯-乌克兰大森林地带东部的切尔诺贝利核电站发生的一次反应堆堆心毁坏、部分厂房倒塌的灾难性事故。当场造成31人死亡，大量强辐射物质泄漏。俄罗斯大约4300个城镇和村庄坐落在切尔诺贝利核电站事故后遭受放射污染的区域。 在布良斯克和卡卢加地区，来自私人农场的蔬菜和家畜的放射性水平大约有13%不正常。外漏放射性污染不仅影响苏联大片地区，还波及瑞典、芬兰、波兰等国，成为引起世界震动的一次核电站事故。截止2006年，还有超过150万俄罗斯人住在受切尔诺贝利核电站事故污染的土地上，其中有人还在吃受放射性污染的食物。联合国卫生机构评论说，大约9300人可能死于由放射性污染引起的癌症。 5 谈辐无需色变生活中的辐射（1） 生活中的辐射源 辐射离我们有多远？在我们的生活环境中，辐射无处不在！家用电器：电视、电冰箱、空调、微波炉、吸尘器等；办公设备：手机、电脑、复印机、电子仪器、医疗设备等；家庭装饰：大理石、复合地板、墙壁纸、涂料等；自然环境：太阳黑子等。（2） 日常防护小知识1. 不要把家用电器摆放得过于集中或经常一起使用，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险中。特别是电视、电脑、电冰箱更不宜集中摆放在卧室裏。 2. 各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作。如电视、电脑等电器需要较长时间使用时，应注意每一小时离开一次，采用眺望远方或闭上眼睛的方式，以减少眼睛的疲劳程度和所受辐射影响。 3 当电器暂停使用时，最好不让它们处於待机状态，因为此时可产生较微弱的电磁场，长时间也会产生辐射积累。4 对各种电器的使用，应保持一定的安全距离。5 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏，使用者还可配戴防辐射眼镜。显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥，加速皮肤老化甚至导致皮癌，因此在使用后应及时洗脸。 6 多吃胡萝卜、番茄、海带、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物，加强肌体抵抗电磁辐射的能力。6 意义 对裂变现象的研究，