核能新能源概述课件

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。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γ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（10-6～10-15g）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β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。αβγ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α射线、β射线和γ射线。α射线：氦核（带2个单位正电荷）β射线：高速运动的电子（带1个单位负电荷）γ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）；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。Thankyou！谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH54欧债危机3解救方案1欧债危机简介4近年动态聚焦2危机原因深究5欧债危机与中国欧债危机的全面观欧债危机55相关概念主权债务：指一国以自己的主权为担保向外，不管是向国际货币基金组织还是向世界银行，还是向其他国家借来的债务主权债务违约:现在很多国家，随着救市规模不断的扩大，债务的比重也在大幅度的增加主权信用评价:体现一国主权债务违约的可能性，评级机构依照一定的程序和方法对主权机构（通常是主权国家）的政治、经济和信用等级进行评定，并用一定的符号来表示评级结果。1欧债危机简介56欧债危机，全称欧洲主权债务危机，是指自2009年以来在欧洲部分国家爆发的主权债务危机。欧债危机是美国次贷危机的延续和深化，其本质原因是政府的债务负担超过了自身的承受范围。欧债危机简介57开端三大评级机构的卷入发展比利时，西班牙陷入危机蔓延龙头国受到影响升级7500亿稳定机制达成欧债危机简介发展过程581欧债危机简介欧猪五国PIIGS（PIIGS—欧债风险最大的五个国家英文名称第一个字母的组合）希腊——债务状况江河日下

葡萄牙——债务将超经济产出西班牙——危险的边缘意大利——债务状况严重爱尔兰——债务恐继续增加59目前，希腊属欧盟经济欠发达国家之一，经济基础较薄弱，工业制造业较落后。海运业发达，与旅游、侨汇并列为希外汇收入三大支柱。农业较发达，工业主要以食品加工和轻工业为主。希腊已陷入经济衰退5年，债务危机持续2年多，已经给希腊经济、政治和社会带来了极大的破坏。严重经济衰退带来的直接后果是，失业率高企，民众生活每况愈下。与此同时，政府收入锐减，偿债目标一再被推迟。2011年11月，希腊失业率高达21%，超过100万人待业。。目前，希腊社会阶层情绪对立严重，普通民众认为，正是当权者无所作为，才将这个国家引向了目前这种灾难性局面。而政府官员普遍存在的贪污腐败和无所作为，更是加重了民众的不满。希腊债务危机60葡萄牙是发达国家里经济较落后的国家之一，工业基础较薄弱。纺织、制鞋、旅游、酿酒等是国民经济的支柱产业。软木产量占世界总产量的一半以上，出口位居世界第一。经济从2002年起有所下滑，2003年经济负增长1.3%。2004年国内生产总值为1411.15亿欧元，经济增长1.2%。2005年国内生产总值为1472.49亿欧元，人均国内生产总值为13800欧元，经济增长率为0.3%。葡萄牙债务危机612010年1月11日，穆迪警告葡萄牙若不采取有效措施控制赤字将调降该国债信评级。

2010年4月，葡萄牙已经呈现陷入主权债务危机的苗头。葡萄牙当时的公共债务为GDP的77%，与法国处于相同水平；但是，企业以及家庭、人均的债务均超过了希腊和意大利，高达GDP的236%，葡萄牙债券已被投资者列为世界上第八大高风险债券。2011年3月15日，穆迪把对葡萄牙的评级从A1下调至A3。穆迪称，葡萄牙将面对很高的融资成本，是否能够承受尚难预料，该国财政紧缩目标能否如期实现也存在变数。再考虑到全球经济形势仍不明朗、欧洲中央银行可能提高利率以及高油价带来更高经济运行成本，该机构决定下调该国主权信用评级。62惠誉2010年12月把葡萄牙主权信用评级从“AA－”调低至“A＋”2011年3月25日，标普宣布将葡萄牙长期主权信贷评级从“A-”降至“BBB”，3月29日，标普宣布将葡萄牙主权信用评级下调1级至BBB-2011年4月1日，惠誉下调葡萄牙评级，将其评级下调至最低投资级评等BBB-。称债台高筑的葡萄牙需要救援。2011年4月，葡萄牙10年期国债的预期收益率已经升至9.127%，创下该国加入欧元区以来的新高。与此同时葡萄牙将至少有约90亿欧元的债务到期，葡萄牙政府实在支撑不住了，既没钱、没法偿还到期的债务，又没有有效的融资途径，不得不提出经济救援申请。63房地产泡沫是爱尔兰债务危机的始作俑者。2008年金融危机爆发后，爱尔兰房地产泡沫破灭，整个国家五分之一的GDP遁于无形。随之而来的便是政府税源枯竭，但多年积累的公共开支却居高不下，财政危机显现。更加令人担忧的是，该国银行业信贷高度集中在房地产及公共部门，任何一家银行的困境都可能引发连锁反应。爱尔兰5大银行都濒临破产。为了维护金融稳定，爱尔兰政府不得不耗费巨资救助本国银行，把银行的问题“一肩挑”，从而导致财政不堪重负。财政危机和银行危机，成为爱尔兰的两大担忧。史上罕见，公共债务将占到GDP的100%。消息一公布，爱尔兰国债利率随即飙升。爱尔兰十年期国债利率已直抵9%，是德国同期国债利率的三倍。由此掀开了债务危机的序幕。房地产业绑架了银行，银行又绑架了政府，这就是爱尔兰陷入主权债务危机背后的简单逻辑。

爱尔兰债务危机642011年9月19日，标普宣布，将意大利长期主权债务评级下调一级，从A+降至A，前景展望为负面。在希腊债务危机愈演愈烈之际，意大利评级下调对欧洲来说无疑是雪上加霜。2010年意政府债务总额已达1.9万亿欧元，占GDP比例高达119%，在欧元区内仅次于希腊。由于意大利债务总额超过了希腊、西班牙、葡萄牙和爱尔兰四国之和，因此被视为是“大到救不了”的国家。意大利债务危机65

意大利和其他出现债务危机的欧洲国家所面临的，并不是简单收支失衡问题，而是根本性的经济扩张动能不足问题。这些南欧国家在享受高福利的同时，却逐渐失去全球经济竞争力。其不同程度存在的用工制度僵化、创新能力低、企业活力不足、偷税以及政治内耗剧烈等，是解决债务危机的重要障碍。然而，目前意政府乃至整个欧元区在应对债务危机上，还仅仅以紧缩开支、修复政府短期资产负债表为主攻方向，在体制性改革问题上却重视不够。倘若这些陷入危机的南欧国家不进行一番伤筋动骨的体制性改革，债务危机将无法获得根本性解决。662011年10月7日，惠誉宣布将西班牙的长期主权信用评级由“AA+”下调至“AA-”，评级展望为负面。2011年10月18日，继惠誉和标普之后，穆迪也宣布将西班牙的主权债务评级下调两档至A1，前景展望为负面经济疲软、财政“脱轨”，加上超高的失业率和低迷的房地产市场让西班牙已不堪重负。该国经济增长乏力、财政债台高筑和房地产市场萎靡不振，以及这些问题之间不断加深的负面反馈效应。西班牙债务危机671.影响欧元币值的稳定2.拖累欧元区经济发展3.延长欧元区宽松货币的时间4.欧元地位和欧元区稳定将经受考验5.威胁全球经济金融稳定1欧债危机简介主要影响68crisis2整体经济实力不均1协调机制与预防机制的不健全3欧元体制天生弊端4.欧式社会福利拖累6欧洲一体化进程5民主政治的异化:2欧债危机形成原因691.欧元区内部机制：协调机制运作不畅，预防机制不健全,致使救助希腊的计划迟迟不能出台，导致危机持续恶化。

2.整体经济实力薄弱：遭受危机的国家大多财政状况欠佳，政府收支不平衡在欧元区内部存在严重的结构失衡问题，地域经济水平的差异和经济结构差异导致债务危机国家的竞争力削弱；

3.欧元体制天生弊端：作为欧洲经济一体化组织，欧洲央行主导各国货币政策大权，欧元具有天生的弊端，经济动荡时期，无法通过货币贬值等政策工具，因而只能通过举债和扩大赤字来刺激经济,《稳定与增长公约》没有设立退出机制；2债务危机形成原因主要原因704.欧式社会福利拖累：高福利制度异化与人口老龄化，希腊等国高福利政策没有建立在可持续的财政政策之上(凯恩斯主义财政政策的长期滥用)，历届政府为讨好选民，盲目为选民增加福利，导致赤字扩大、公共债务激增，偿债能力遭到质疑。

5.民主政治的异化:6.欧盟内部：德国坚定地致力于构建“一体化”欧洲的战略，法国有相同的意向，但同时也希望通过“欧洲一体化”来遏制德国。德法有足够的经济实力和雄厚的财力在欧债危机之初，甚至现在在很短时间内疚可遏制危机蔓延并予以解决。之所以久拖不决，其根本目的在于借欧债危机之“机”，整顿财政纪律（特别市预算权），迫使成员国部分让出国家财政主权，以建立统一的欧洲财政联盟，在救助基金及欧洲央行的配合下，行使欧元区“财政部”的职能，以便加速推进欧洲一体化进程2债务危机形成原因主要原因711评级机构2财务造假3积税与就业4EU引起威胁2债务危机形成原因关于评级机构及其他72二、1.评级机构:美国三大评级机构则落井下石，连连下调希腊等债务国的信用评级。(2009年10月20日，希腊政府宣布当年财政赤字占国内生产总值的比例将超过12%，远高于欧盟设定的3%上限。随后，全球三大评级公司相继下调希腊主权信用评级，欧洲主权债务危机率先在希腊爆发。)至此，国际社会开始担心，债务危机可能蔓延全欧，由此侵蚀脆弱复苏中的世界经济。2财务造假埋下隐患：希腊因无法达到《马斯特里赫特条约》所规定的标准，即预算赤字占GDP3%、政府负债占GDP60%以内的标准，于是聘请高盛集团进行财务造假，以顺利进入欧元区。3.税基与就业不乐观：经济全球化深度推进带来税基萎缩与高失业4．欧盟的威胁：马歇尔计划催生出的欧共体，以及在此基础上形成的欧盟，超出了美国最初的战略设定，一个强大的足以挑战美元霸主地位的欧元有悖于美国的战略目标。

2债务危机形成原因关于评级机构及其他731欧盟峰会成果（2011.10）2欧盟峰会成果（2011.12）3宋鸿兵3解救方案74一、银行体系注资问题

3解救方案之10月峰会欧盟被迫采取一系列措施提供流动性，借以稳定银行体系：欧洲央行联合美联储、英国央行、日本央行和瑞士央行在3个月内向欧洲银行提供无限量贷款；欧洲央行重启抵押资产债券的收购；欧洲央行重新发放12个月期银行贷款。在此次峰会上，欧盟领导人达成一致，要求欧洲90家主要商业银行在2012年6月底前必须将资本金充足率提高到9%。银行国别资本补充额度（单位：亿欧元）希腊300西班牙262意大利147葡萄牙78法国88德国52总计约1060753解救方案之10月峰会二、EFSF扩容问题实现“EFSF的杠杆化操作”，即以目前现有资金向高比例债券提供担保，主要分为两种方式：方式一：按20-25%的比例，用EFSF剩余资金额度为新发债券提供“信用增级”，投资者购买债券时可以购买“风险保险”，从而使债券获得EFSF的担保，当债券出现违约损失时，债权人可以从EFSF获得至少20%的面值补偿；方式二：依托EFSF成立“特别用途工具”（也有称“特别用途投资工具”，缩写为SPV/SPIV），吸纳欧盟以外民间或主权基金以充实EFSF可用资金额度。763解救方案之10月峰会三、希腊主权债务减记问题欧盟和IMF：1090亿欧元援助贷款银行等私人投资者：自愿减记21%私人债仅减记幅度第二轮救助计划所需资金21%252050%114060%1090私人债仅减记幅度与第二轮救助希腊计划所需资金对比773解救方案之12月峰会一、达成“新财政协议”财政协议的主要内容包括：1.政府预算应实现平衡或盈余，年度结构性赤字不得超过名义GDP的0.5%；2.成员国超过欧盟委员会设定的3%的赤字上限，将受到欧盟制裁，除非多数欧元区成员国反对；3.债务占比超过60%的国家，其债务削减数量指标的细则必须依据新的规定；欧盟将加强对成员的财政监督和评估，有权要求涉嫌违反《稳定与增长公约》的成员国重新修改预算；4建立并落实各成员国政府债券发行计划事先报告制度5.加强财政一体化；加强协调与管理，强化欧元区。783解救方案之十二月峰会二、强化EFSF和ESM强化EFSF：迅速实施EFSF的杠杆化扩容方案；欢迎欧洲央行作为EFSF介入市场操作的代理机构；EFSF将继续发挥作用，为已启动的项目提供融资。调整ESM：ESM提前至2012年7月启动；欧盟委员会和欧洲央行为维护金融和经济稳定，可对金融援助做出紧急决定，达到85%多数同意即可；实缴资本和ESM已发放贷款的比率维持在15%以上。（同时运行，强化救助能力）

793解救方案之12月峰会三、向IMF注资，提高救助资金的融资规模“双边贷款”：共注资2000亿欧元欧元区国家央行：1500亿欧元非欧元区国家：500亿欧元803解救方案之宋鸿兵建议化解危机的办法：一、财政同盟（效仿美国统一的财政部所具备的转移支付的功能）二、欧洲央行（ECB）入市，收购流动性差的资产三、发行欧盟债券四、银行同盟，使银行资本能够跨境自由流动812014--06情况好转，恢复态势良好各项经济指标触底回升财政监管、金融监管机制2014--07欧债危机重演趋势增加欧洲股市全线大跌的元凶“欧洲银行业”欧版QE计划迟迟未公布（量化宽松，简称QE，是一种货币政策，主要指各国央行通过公开市场购买政府债券、银行金融资产等做法。）4欧债危机新动态（2014-06至今）822014--09急性后逐渐平息转入“慢性期”金融市场危机将渐渐“转移”成实体经济减速低增长、高通胀2014--10增长迟滞的顽固期大规模的债务负担危机引发的并发症（失业差距南北分化）2014年欧盟经济增长率进入了1.3%，欧元区只有0.8%4欧债危机新动态832014--11欧央行进一步放宽货币政策量化宽松政策(QE)央行的资产负债表将增加1万兆欧元2015--01欧债危机持续发酵欧元贬值创出九年新低（2014年欧盟债务率85.6%，这个数据应该说比2009年爆发债务危机数据还是呈上升的趋势。）希腊的退出欧元区风险4欧债危机新动态842015--04希腊重回欧债危机希腊短期国债连续七周遭抛售短期国债收益率飙升至28%（收益率越高，投资者越不感兴趣。）评级至“垃圾级”2015--05希腊债务前途未明欧债市场急剧波动俄罗斯邀请希腊加入金砖银行4欧债危机新动态85862015--05金砖银行难救希腊金砖国家开发银行资金主要用于支持金砖国家和其他新兴经济体及发展中国家的基础设施建设。金砖银行本身还不成熟，其运行机制还没有理顺。但是无论希腊最终是否加入金砖银行，中国都有可能提供支持。作为金砖银行的重要成员国之一，中国目前正在推进的“一带一路”、高铁技术出口、装备制造业走出去等重大发展战略，将与希腊的发展需要不谋而合。希腊是中国参与全球化的支点。（原油进口一半以上是租借希腊的船只。）希腊是中国走向海洋的支点。希腊也是中国包容西方话语体系的支点。1.直接影响我国出口创汇和外向型经济的发展①欧盟是中国最重要的经贸伙伴之一。②欧盟区经济增长逐渐衰退，消费能力的下降，其市场需求也大幅度减少，导致中国对欧出口量的增幅也明显下降。5欧债危机与中国对中国的影响875欧债危机与中国对中国的影响885欧债危机与中国对中国的影响892009--2011年中国对意大利、希腊、葡萄牙、西班牙的出口情况902.导致人民币汇率的大幅波动欧元贬值人民币升值压力降低产品竞争力5欧债危机与中国对中国的影响