Ch3-4-2 核能及其工程应用

3-1牛顿的绝对时空观3-2狭义相对论的基本原理3-3相对论的时空观3-4核能及其工程应用,思考题恒星发射巨大能量的来源?,物理学中最简单最美的公式,之一！,一、核能的产生,相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理论基础,原理：质量亏损，释放结合能,裂变炸弹铀弹,聚变炸弹氢弹,链式核裂变反应,1939年，德国科学家哈恩用中子轰击铀235，使其发生裂变，变成两个中等大小的原子核，同时放出巨大的能量。,1kg的铀235完全裂变放出的能量相当于2000T的煤完全燃烧放出的能量,根据原子核链式裂变反应的原理，在意大利物理学家费米的领导下，世界上第一座原子核反应堆于1942年12月6日芝加哥大学试验成功，把人类带进了原子能时代。,根据原子核链式裂变反应的原理，美国于1945年7月16日爆炸了世界上第一颗原子弹。,核聚变的原理图,不受控制的聚变已于1952年11月1日实现，这就是氢弹,1954年3月1日实现，美国在太平洋上的比基尼岛进行了一次威力巨大的氢弹爆炸实验，这颗氢弹产生的破坏力是投向广岛的原子弹的750倍。,TheuseofnuclearenergyAngelorDevil,Nuclearsubmarine,Nuclear-poweredaircraftcarrier,Nuclearpowerplant,Hydrogenbomb,Marinenuclearpower,Nuclearpower,Atomicbomb,Nuclearweapons,二、核能的利用与环境问题,thecoalof18thcentury,1920s-1960s,Naturalgas,Oil,Coal,Changesinenergyconsumption,Energycrisis,Increasingenergyconsumption!,Theworldspopulationover60million，Increaseofmorethan2timesthelate19thcentury，Energyconsumptionincreasedby16times.,FossilenergyReservesarelimited,RenewableEnergy,Cantmakefulluseof,Marine,核裂变Nuclearfission,核聚变NuclearFusion,氘（来自海水）、锂Deuterium(fromsea),lithium,40亿万吨,2千多亿吨,Ifrealizedcontrollablefusion,thosecanuseofbillionsofyears,Nuclearenergy,InfiniteEnergy,Nuclearenergyisadouble-edgedsword,1945年8月6日扔在广岛的原子弹。令广岛核爆中心2公里内所有建筑物全部被夷为平地。,落在长崎的原子弹“胖子”的照片,美国人扔到广岛的原子弹,代号“小男孩”,?,辐射剂量大,陆地射线,电器辐射,建筑材料,天然辐射,医疗辐射,辐射剂量不大,核辐射,宇宙射线,花岗岩,TheradiationofLife,TheradiationofLife,structureofnon-pollutingenergy,Nuclearpoweristhesafest,cleanestandmostcost-effectivepowerresources,Gasemissionsofnuclearenergywithoutpollution!,1954年6月17日世界上第一座核电站前苏联的奥布灵斯克核电站建成并投入使用,Nuclearenergyisbroughttous.,Lessairpollution,Lesscarbondioxideemissions,Lessfuelcosts,Thepeacefuluseofnuclearenergy,In1951,theUSAuseaplutoniumproductionreactorintheheattestgeneration,Britain,France,theSovietUnionandChina,followedbytheestablishmentofanumberofnuclearpowerplants.,Thecurrentstructureoftheworldsenergy,Fossilfuelsfor85%oftotalenergy.,Fossilfuelsfor30%ofthetotalelectricalenergy.,Thepeacefuluseofnuclearenergyintheworld,Thereareover441nuclearpowerplantsintheworld,accountingfor17%ofworldelectricitysupply(2005),Thepeacefuluseofnuclearenergyintheworld,Shareoftheworldsnuclearpowergeneration（2005）,Theadvantagesofnuclearenergy,核能缺点：1.核能电厂会产生放射性废料。2.核能发电厂热效率较低，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.核能电厂选址受环境影响较大。5.核电厂如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。,Thedisadvantagesofnuclearenergy,1.Nuclearpowerplantwillproduceradioactivewaste.2.Nuclearpowerplanthaslowerthermalefficiencyandbadheatpollution.3.Nuclearpowerplantneedslargeinvestmentcost,thepowercompanyhashigherfinancialrisk.4.Thesiteofnuclearpowerplantislargelydeterminedbyenvironment.5.Thereleaseintotheexternalenvironmentbecauseoftheaccidentwilldamagetheecologyandpeople.,giveyouropinion!,“核”“和”,与,中国核电发展前景分析,目前，核电发展在中国能源发展建设中担负着两个重要任务：一是满足目前电力增长的硬需求。二是要调整现在的能源产业结构。“核能是一种清洁能源，在中国环境问题日益严重的形势下，发展核电是极具战略意义的。”他介绍说，“目前中国核电占总发电量的比重依然比较小，即便完成十二五规划国家计划的6000万千瓦的目标，也与世界核电平均占比相差甚远。”,一、调整能源结构的优先选择,二、避免过分依赖不可再生能源,核电的优势在于不排放二氧化硫、烟尘、氮氧化物和二氧化碳，以核电替代部分煤电，不但可以减少煤炭的开采、运输和燃烧总量，而且是电力工业减排污染物的有效途径，也是减缓地球温室效应的重要措施，对于发展迅速、环境压力较大的中国来说，再合适不过。核电站还可以大大减少燃料的运输量。一座100万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨，而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。铀燃料运输与储存都很方便。从长远来看核电更有优势，由于核电设施使用寿命要比火电长30年左右，而且核电燃料成本只有20%，而煤电为50%以上，所以在核电提完折旧费以后，其成本也会大幅降低。现在法国、比利时、德国、英国等国核电的成本已经低于煤电，美国核电生产成本仅为每度172美分。,发展核电的战略意义,Theadvantagesanddisadvantagesofnuclearenergy,Advantagesofnuclearenergy:1.Nuclearpowerdoesnotcauseairpollutionanddoesnotproducecarbondioxidewhichaggravatesglobalwarming.2.Nuclearfuelhassmallsizesoitiseasyfortransportationandstorage.3.Fuelcostsaccountsforalowerproportioninthecostofnuclearpowergeneration.4.Richinnuclearmaterial.Disadvantagesofnuclearenergy:1.Nuclearpowerplantwillproduceradioactivewaste.2.Nuclearpowerplanthaslowerthermalefficiencyandbadheatpollution.3.Nuclearpowerplantneedslargeinvestmentcost,thepowercompanyhashigherfinancialrisk.4.Thesiteofnuclearpowerplantislargelydeterminedbyenvironment.5.Thereleaseintotheexternalenvironmentbecauseo