第十八章核能太阳能.ppt

核能、太阳能,南京市育英二外：沈孝兵,一、核能,原子核发生变化过程中所释放出来的能量,获得核能有两种途径,1、裂变,2、聚变,质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程,2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。,核裂变原子模型,原子弹根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！,氚核,氘核,氦核,一个中子（随能量释放）,核聚变,太阳辐射出的光和热，通过什么方式得到的？,思考,一、核能,1、裂变,2、聚变,例：原子弹,例：氢弹太阳,链式反应,热核反应,3、聚变威力更大,核能的和平利用核电站,思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？,核能内能机械能电能,利用核裂变,二、核能的和平利用核电站,1、能量转化：,核能,内能,机械能,电能,2、我国第一座自行设计建造的核电站：,秦山核电站,3、存在的问题：,放射性污染,放射性物质的标志,射线,世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍,核能应用作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施有许多的优点，其一核燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍；1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。同功率的压水堆核电站，一年仅耗铀含量为3的低浓缩铀燃料28吨；每一磅铀的成本，约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0001美元左右，这和目前的传统发电成本比较，便宜许多；,而且，由于核燃料的运输量小，所以核电站就可建在最需要的工业区附近。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍半到两倍，不过它的核燃料费用却要比煤便宜得多，运行维修费用也比火电站少，如果掌握了核聚变反应技术，使用海水作燃料，则更是取之不尽，用之方便,其二是污染少。火电站不断地向大气里排放二氧化硫和氧化氮等有害物质，同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质，也会随着烟尘飘落到火电站的周围，污染环境。而核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次X光透视所受的剂量。,其三是安全性强。从第一座核电站建成以来，全世界投入运行的核电站达400多座，30多年来基本上是安全正常的。虽然有1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故，但这两次事故都是由于人为因素造成的。随着压水堆的进一步改进，核电站有可能会变得更加安全。,优点：,1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。,缺点,1.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。,太阳能的利用,太阳能发电,太阳能交通信号灯,太阳能交通信号灯,太阳能飞行器,太阳能利用,英国第一艘利用太阳能驱动引擎的船,太阳能船的内部景观,投资最少的太阳能,太阳能汽车,二、太阳能资源的优点及局限,1、太阳能资源的优点数量巨大：每年达到地球表面的太阳能辐射能约为130万亿吨标煤；时间长久：据推算,太阳辐射尚可维持50亿年之久；清洁、安全：远比核能安全，比煤等常规能源清洁。,(1)太阳能虽然十分巨大，但它太分散，要大规模开放利用太阳能必须设置庞大的收集和能量转换设备，目前仍造价太高，影响了推广.(2)由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续使用造成困难.(3)目前太阳能转换器效率不高，还需进一步研制高转换效率的材料.,太阳能的局限,太阳能充分利用,三、太阳能开发利用方式：,光热转换：太阳能采暖、供热、制冷、干燥等。光电转换：光电直接转化；光热电转换；光化学转换：利用太阳能分解水制氢。,太阳能汽车,太阳能手机,人类在利用太阳能时，会遇到哪些难题？,第一：能量密度较低，日照较好时，地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置占地面积大、用料多，成本增加。第二：天气影响较大，到达某一地面的太阳辐射强度，因受地区、气候、季节和昼夜变化等因素影响，时强时弱，时有时无给使用带来不少困难,人类都想出了哪些办法解决这些难题？,为了克服推广应用中的困难，人们对水箱保温从选择合适的材料和最佳厚度方面作了很大改进，可以做到在短期内使水温降低控制在最小范围。另外，增加辅助热源使太阳热水器在任何情况下均可应用，成为全天候太阳热水器。,小结,太阳能的优点：,