核能新能源概述教学课件(共52张)

1、 新能源利用技术王一平 教授天津大学化工学院2013.6.3第七章 核能主要内容概述核能的和平利用核能存在的问题一、概述1.原子核的结合能 原子核是由质子和中子组成的，它的质量等于所有质子和中子的质量之和： 根据爱因斯坦质能关系，原子核的结合能为： E=(m)c2mx=Zmp+(A-Z)mn 但实验测定的原子质量mx总是小于所有核子质量之和，这一差值称为原子核的质量亏损：m=Zmp+(A-Z)mn-mX质子和中子组成核的过程中，有能量E释放出来。反之，要使原子核再分解为单个的质子和中子就必须吸收E的能量。 氘核吸收E能量后分解为质子和中子E氘质子中子原子结合能的计算一原子质量单位具有能量质子质

2、量中子质量 核子平均结合能原子核的结合能核子的比结合能(MeV)原子核的结合能E(MeV)核核子的比结合能(MeV)原子核的结能E(MeV)核核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。 原子核的结合能非常大，所以一般原子核都是非常稳定的系统。然而，不同原子核的稳定程度不同。每个核子的平均结合能称为比结合能：a.最轻和最重的核的比结合能较小。b.大多数中等质量的核，比结合能较大且近似相等(都在8MeV左右)。这说明中等质量的核最稳定。 获得核能途径有：裂变和聚变。裂变炸弹铀弹聚变炸弹氢弹用能量为1eV以下的慢中子轰击铀核时，铀核会分裂为两个质量相近的中等质量的核，同时放出一至三个快速中子。这种重核分裂

3、为中等质量核的过程称为重核的裂变。裂变后形成的中等质量的核具有过多的中子，由于中子具有放射性，所以这些中等质量的核是不稳定的。它们通过一系列的衰变，放射性的中等质量的核才转化为稳定核。2、裂变原子弹：铀核裂变时放出巨大的能量，同时放出多于二个中子，若分裂时放出的中子全部被别的铀核吸收，又引起新的裂变，这样，裂变的数目将按指数规律增大，结果形成一发散的链式反应，这就是原子弹中发生的情况。受控核反应：如果在受控条件下，每次裂变平均只有一个中子引起新的裂变，维持稳定的链式反应，这就是核反应堆中的情况。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

4、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。我国于1964年10月16日爆炸了第一颗原子弹。3、氢核聚变氢弹爆炸氢弹：利用氘、氚（氢的同位素）等轻原子核的聚变反应原理制成的核武器通常称为氢弹。 氢弹反应式氢弹结构示意图不受控制的聚变已于1952年11月1日实现，这就是氢弹爆炸。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。我国于1967年6月17日爆炸了第一颗氢弹。太阳的能量来自太阳内部的核聚变，地球的能量主要来自太阳能。

5、二、核能的和平利用1、核电站 如果使原子核的裂变和聚变在可以控制的条件下缓慢地进行，则释放出的核能就可以被有效地利用。 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。核电站原理 核电站就是利用原子核裂变时产生的巨大热量，使水变成蒸汽，推动汽轮机运转，再带动发电机发电。核电站原理核电站发电过程中的能量转化核能内能机械能电能核能发电优点1.干净环保，基本上不排放有害气体，尤其是不排放温室气体；2.消耗燃料少，燃料运输成本低。（大亚湾核电站每年仅需消耗核燃料60吨左右，而同等规模的火力发电站则每年需要消耗燃煤600万吨左右。）核电站的废物处理系统 核能利用前景目前，全

6、世界核电站的发电量约占总发电量的20%。2030年将达到25%。我国十分重视核能的利用，目前，秦山核电站和大亚湾核电站已经运行发电，几座新的核电站正在建设之中。受控制的核聚变仍然在研究中，如果成功将彻底解决人类的能源问题。2、产生动力作为动力推动船舰，原子破冰船，核动力商船等。优点：续航力强，马力大，航速高。 美国的尼米兹级航母应用的核动力在不加任何燃料的情况下可续航20年。3、生产新的核燃料U238产生Pu239Th232产生U233中子轰击Li产生核聚变材料氚有的反应堆生产出来的核燃料甚至比消耗掉的核燃料还多。 危险的钚4、生产放射性同位素生产放射性同位素两种方法:从乏燃料的裂变产物和次要

7、锕系元素中提取出有用的放射性同位素，比如铯Cs137。将纯的非放射性同位素放在反应堆的中子通道中以中子照射生产放射性同位素，比如用钴Co59生产Co60。 5、进行中子活化分析 活化分析是一种核分析方法，它的基础是核反应。该法是用一定能量和流强的中子，带电粒子或者高能光子轰击待测试样，然后测定核反应中生成的放射性核衰变时放出的缓发辐射或者直接测定核反应中放出的瞬发辐射，从而实现元素的定性定量分析。 可以用来分析极少量（10-610-15g）的样品。 花费时间很短2min。 用于环境监测或者分析罪证材料。6、中子照相 进行无损检测，X射线照相是穿透轻物质，被重物质挡住，中子照相是能穿透重物质，但

8、被轻物质挡住，二者互补，可以用于考证古代文物等。普通照相 中子照相 X射线照相7、中子嬗变掺杂生产高质量单晶硅 中子嬗变掺杂硅,将Si30放入原子反应堆中辐照，中子轰击天然硅，将其中Si30变成Si31，Si31经过衰变（2.62h）变成磷31。8、放射线小剂量放射线照射，并谨慎地加以控制，射线也可以为人类做许多事。放射性同位素发出的射线可用于医学诊断和治疗。放射性同位素发出的射线已用于改良农作物品种。放射性同位素发出的射线已用于食品保鲜。三、核能存在的问题技术不太成熟放射性污染核能的安全问题 核能的防泄漏核武器的威胁放射性污染放射性物质的标志人体受放射性危害，轻者头晕、疲乏、脱发、红斑、白血

9、球减少或增多、血小板减少；大剂量照射，还会引起白血病及骨、肺、甲状腺癌变甚至死亡；放射性还能引起基因突变和染色体畸变。所以核电站需要建很厚的混凝土防护层，防止放射线照射对人体造成伤害，并且要防止放射性物质泄漏造成放射性污染。 射线很多元素的原子核都会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如射线、 射线和射线。射线：氦核（带2个单位正电荷）射线：高速运动的电子（带 1 个单位负电荷）射线：能量很高波长很短的电磁波（不带电）核能的安全性保障高安全性的地理位置；采取多道屏障的安全保法；抗地质灾害；核废料处理（中国规划建设核废料处置库一座，寿命为10000年）；定期检测辐射；防袭击（军事保护力量强大

10、）；禁止核武器假如核战争爆发，人类将遭受浩劫，因此需要竭力避免发生这种战争。各强国签订了不扩散核武器条约。法国的核能核能发电是法国最主要的电力来源，占总发电量比近80%。 法国是少数几个将整个核燃料循环设施集中在本国领土上的国家之一，包括核转换、铀浓缩、生产、核燃料的后处理和再循环。法国在核燃料循环的安全监督方面堪称世界典范。法国核安全与辐射防护研究院（ISRN）是核风险与核辐射方面进行科研和鉴定公认的专家。法国核安全局根据法国2006年6月13日颁布的关于核透明与核安全第2006-686 号法令（称作TSN法）成立的核安全局是一个独立的管理机构，负责监督法国民用核生产，保护核从业人员和求助于

11、放射疗法的病人，保护公众与环境，避免遭到核生产风险的威胁。美国的核能美国为全世界最大核能发电国，目前共有104座正在运行的核反应堆，装机总容量达1.03亿千瓦，占全美国发电量的20%。美国的核航母是美国航母战斗群的核心，其以核为动力的潜艇，巡洋舰等也占据战斗核心位置。 中国的核能2005年以来，中国批准了13个核电项目，共34个机组，其中在建机组28台，占全世界在建机组总数的40%多。截至2010年年底，中国投入运行的核电机组装机容量为1000多万千瓦。核电中长期发展规划(2010-2020年)，2020年核电装机容量将达到8000万千瓦时。 2012年5月31日，国务院常务会议原则通过关于全

12、国民用核实施综合安全检查情况的报告(简称核安全报告)和核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标(简称核安全规划)。对于在运和在建核电厂，核安全报告给出了总体“受控”的结论。 Thank you！1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪

13、的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!25、你不能拼爹的时候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上没有障碍，人还有什么可做的呢。27、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。励志名言：比别人多一点执着，你就会创造奇迹28、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。29、人生就像一道漫长的阶梯，任何人也无法逆向而行，只能在急促而繁忙的进程中，偶尔转过头来，回望自己留下的蹒跚脚印。30、时间，带不走真正的朋友；岁月，留不住虚幻的拥有。时光转换

14、，体会到缘分善变；平淡无语，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在与不在，都会惦念；无心的情，无论你好与不好，只是漠然。走过一段路，总能有一次领悟；经历一些事，才能看清一些人。31、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。32、命好不如习惯好。养成好习惯，一辈子受用不尽。33、比别人多一点执着，你就会创造奇迹。50、想像力比知识更重要。不是无知，而是对无知的无知，才是知的死亡。51、对于最有能力的领航人风浪总是格外的汹涌。52、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量。53、年少时，梦想在心中激扬迸进，势不可挡，只是我们还没学会去战斗。经过一番努力，我们终于学会了战斗，却已没有了拼搏

15、的勇气。因此，我们转向自身，攻击自己，成为自己最大的敌人。54、最伟大的思想和行动往往需要最微不足道的开始。55、不积小流无以成江海，不积跬步无以至千里。56、远大抱负始于高中，辉煌人生起于今日。57、理想的路总是为有信心的人预备着。58、抱最大的希望，为最大的努力，做最坏的打算。59、世上除了生死，都是小事。从今天开始，每天微笑吧。60、一勤天下无难事，一懒天下皆难事。61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人群中寂寞。62、心里的感觉总会是这样，你越期待的会越行越远，你越在乎的对你的伤害越大。63、彩虹风雨后，成功细节中。64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。65

16、、只要有信心，就能在信念中行走。66、每天告诉自己一次，我真的很不错。67、心中有理想 再累也快乐68、发光并非太阳的专利，你也可以发光。69、任何山都可以移动，只要把沙土一卡车一卡车运走即可。70、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！71、生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。72、只要路是对的，就不怕路远。73、如果一个人爱你、特别在乎你，有一个表现是他还是有点怕你。74、先知三日，富贵十年。付诸行动，你就会得到力量。75、爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧

17、和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百

18、般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路

19、披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪