能源与动力工程专业概论

1、能源与动力工程专业导论期末小论文姓名学号班级2016年10月成绩评阅人日期2核能较化石能源煤炭的优势摘要在经济飞速发展的今天，煤炭、石油等传统能源已很难满足经济 发展所伴随的能源需求的增长。上世纪核能以其高效、稳定的发电特 点，迅速在能源领域崭露头角。核能的优势还体现在所需原料较少， 经济效益高，污染和对环境的危害小等方面。关键词：核能煤炭废料危害 目录1核能与煤炭的来源 21 .1核能的来源21 .2煤炭的来源32效能高42. 1核能42. 2煤炭52. 3比较53危害小53. 1煤炭的危害53. 2核能的危害63. 3比较61核能与煤炭的来源在比较核能较煤炭的优势之前，我们应先了解核能与煤

2、炭的来源。1 . 1核能的来源核能的发现离不开早期西方科学家的探索发现，从19世纪末英国物理学家汤姆逊(ThomsonJoseph John)发现电子开始，人类逐渐 揭开了原子核的神秘面纱。1895年德国物理学家伦琴发现了X射线1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。1898年居里夫人与居里先生发现了放射性元素钋。1902年居里夫人经过三年又九个月的艰苦努力又发现了放射性元素镭。1905年爱因斯坦提出质能转换公式。1914年英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正 电荷单元，称为质子。1935年德国科学家奥拓哈恩用中子轰击铀 原子核，发现了核裂变现象。1942年12月2日美国芝加哥

3、大学成功 启动了世界上第一座核反应堆。核能来自原子，是原子能的一部分。原子则是由位于中心位置的 带正电荷的原子核和绕核运动的带负电的的电子构成。而原子核又是 由带正电荷的质子和不带电荷的中子组成的，质子和中子统称为“核 子”。能把质子和中子紧密约束结合在一个极小的空间并形成原子核， 是因为存在着一种巨大的“核子力”，这种力只在原子核直径大小的 空间内起作用。当质子和中子重新组合成新的原子核时，核子力的强 大作用使质子和中子结合得更加紧密，以致总会出现质量减少和放出 能量的现象。这种情况下的质量减少称为“质量亏损”，释放出的能 量称为原子核的结合能。1. 2煤炭的来源煤炭，简称煤，是远古植物遗骸

4、，埋在地层下，经过地壳隔绝空 气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，由碳、氢、氧、 氮等元素组成的黑色固体矿物，主要被人类开采用作燃料。煤炭被人 们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的 主要能源之一。煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的，随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产 的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力。工业革命，促进了煤的大规模开采.1860年煤占世界能源消费的24%,到了 1920年则上升为62%.20世纪70年代，电力代替了蒸汽机，电气工业迅速发展，到了 1965年，石油取代煤，占非电力能源消耗的首位但是就目前来看

5、，在 中国的各种发电形式中火电仍占很大的比重.因为中国石油资源短缺目前仍旧需要从国外进口 ，所以我国的大型火电厂烧的几乎都是煤炭。煤的统一热值标准称为标准煤亦称煤当量。将不同品种、不同含 量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为7000千卡的标准煤，为便于比较不同种类的能源产生的能量大小。联合国规定标准煤的热 值为7Mcal/kg (29300.6kJ/kg )，我国规定每千克标准煤的热值为 7000千卡。2效能高2. 1核能在核裂变中，参加反应的是一个铀核和一个中子。生成物是两个 新的核素（例如钡和氟）和 2到3个中子。经精确计算，质量亏损为 0.215个原子质量单位，约等于 3.6 x

6、g。根据伟大科学家爱因斯坦的 质能关系定律 E= m（2可以得出，与一个铀核裂变的质量亏损相当的 能量 !00MeV原子核内所含能量非常大。目前的核电站是通过进行核裂变的核反应堆实现核能与热能的转 换。核反应堆的种类，按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快 中子反应堆。由于热中子反应堆比较容易控制，大量运行的就是这种 热中子反应堆。这种反应堆需用慢化剂，通过它的原子核与快中子弹 性碰撞，将快中子慢化成热中子，早在上世纪50年代初，人类开始开发利用核能，诞生了核电站。经过60多年的发展，核电已是世界公认的经济实惠、安全可靠的能源。表1世界核电使用国家、核电拟使用国家，以及计划废核国家的现状现状

7、国家使用核电，计划增 建核电机组阿根廷，保加利亚，巴西，中国，芬兰，美 国，英国，印度，伊朗，韩国，巴基斯坦，斯洛 伐克，俄罗斯，乌克兰，捷克使用核电，目前无 计划增建核电机组亚美尼亚，加拿大，匈牙利，墨西哥，荷 兰，罗马尼亚，瑞典，西班牙，斯洛维尼亚，南 非，法国使用核电，正在积 极检讨核电政策日本使用核电正在废核德国，瑞士，比利时未使用核电，计划 兴建核电机组孟加拉，白俄罗斯，智利，埃及，印度尼西亚， 以色列，约旦，哈萨克，朝鲜，立陶宛，马来西 亚，波兰，沙特阿拉伯，泰国，越南，阿联酋， 土耳其，奈及利亚，委内瑞拉注：资料来源于世界核能协会2. 2煤炭煤炭通过在火电站的燃烧释放出其本身蕴藏

8、的化学能，这一过程发生在火电厂的燃烧室内,为了使煤炭能够更充分的燃烧，通常会把一部分煤炭送入磨粉机将其粉尘化.被打磨成粉的煤能够悬浮在燃烧 室中不发生沉降.由于燃烧室在投煤之前需要预热，因此大型机组会先 往燃烧室内送油，因为油更易被点燃.投煤后燃烧室内会产生大量的热 能,这些热能将用于加热锅炉内的水使之变成高温高压的水蒸气.水蒸气推动汽轮机转动与核电站发生的过程一致。由于煤矿从开采到筛选再经过运输送到发电厂，在发电厂内部分 煤还需要进一步的粉碎处理，因此成本就会极大的增加，相应的效益 就会降低。2. 3比较从产能效果来看，核能有巨大的优势，一千克235U裂变释放的能量相当于2800t标准煤充分

9、燃烧所释放的能量。一座100万千瓦的核电站，每年只需25到30吨低浓度铀核燃料，而相同功率的煤电站， 每年则需要300多万吨原煤。德国预计2022年完全停止核电，届时，水力、风力及太阳能将 为该国最大电力来源，其次为占20%勺火电。此外昂贵的绿色能源成本促使德国的电价一再高抬，约为中国现有电价的两倍。这已经影响 了德国逾两千万人的基本生存权。3危害小3. 1煤炭的危害煤炭在开采时会对开采地的环境和生态造成严重的破坏，其中包括对水资源的污染，对表层植被的破坏和对地质结构的破坏 ，开采过程会产 生大量的粉尘对周围环境有较大的污染.煤炭在燃烧时还会产生大量的CO2 SO2和NOx其中二氧化碳是造成地

10、球温室效应的主要气体， 而二氧化硫和氮的氧化物会产生酸雨造成大范围的污染。不仅如此，煤在燃烧后会留下大量的煤渣，其中就包括放射性元素例如镭、钚等。 对环境有长时间的污染。仅 2000年一年，全球燃烧的煤，就释放出 大约5000吨的铀及1万多吨的钍。同时，据估计，美国在 1982年燃 烧的煤，释放到空气中的放射性物质是1979年三里岛核事故释放的放射性物质的百余倍。此外，中国因采煤而引起的直接、即刻死亡矿工人数，在过去十年即 达54000多人。还有大多数的矿工因长期接触煤尘而感染疾病，如肺 炭尘病、硅肺病、肺结核等。由于吸入二氧化硅等有害尘粉沉积于肺 部，而导致不同种类的尘肺病，如肺尘埃沉着症（

11、简称尘肺）和硅肺 病等，采矿过程中，细微的硅尘与煤尘被吸入肺内，在肺内造成粒状、 块状的纤维化，还可能患慢性支气管炎。3. 2核能的危害历史上三次大的核电站事故即美国的三里岛核电站事故，俄罗斯的切尔诺贝利核电站事故和最近的日本的福岛核电站事故都对人的生 命健康造成了极坏的影响，而且使核电站附近的地区成为了无人区，至今还有较高的放射性。核能危害的另一方面是反应堆运行过程中会产生大量的乏燃料（在核反应堆中辐照过的核燃料），乏燃料中包容了在反应堆运行过 程中核燃料中的所有核素，所以，乏燃料比相同体积的高放废物具有 更高衰变热功率、放射性活度和放射性毒性。对周围环境有较高的辐 射，需要长期密封保存。3. 3比较表2煤电链和核电链影响综合比较表影响煤电链核电链煤/核对公众健康的 影响辐射照射420人8.39 人约50非辐射危害12人0.67 人约18对人员健康的 影响辐射照射90人8.91 人约10尘肺21.6 例4.4例约5急性事故死亡率35人0.6人约60对环境的影响流出物明显不可察觉固体废物 占地面积2.11约2塌陷