反应堆发展历史
核反应堆及发展
核反应堆的类型核电站中的反应堆设计具有多样性，也就是说，核反应堆具有不同类型，相应形成不同的核电站。
可以利用下列三个特点表征不同类型的反应堆。
第一，所用的核燃料可以是天然铀或浓缩铀、钮或钍；第二，使用不同类型的冷却剂，可以是水、二氧化碳、氮气或钠；第三，用于控制链式反应中释放的中子能量的慢化剂，可以是石墨、重水或轻水（即普通水）。
下面就是迄今国际上核电站常用的4种核反应堆型。
压水堆是以加压轻水作为慢化剂和冷却剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。
目前以压水堆为热源的核电站，在核电站机组数量和装机容量方面都处于领先地位。
沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的核反应堆。
沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。
它们都需使用低富集铀作燃料。
以沸水堆为热源的核电站在未来市场中仍将占有显著的地位。
重水堆是以重水作为慢化剂，轻水或重水作为冷却剂的核反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。
重水堆分压力容器式和压力管式两类。
重水堆核电站是发展较早的核电站，但已实现工业规模的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。
快堆是由快中子引起链式裂变反应的核反应堆。
快堆在运行中既消耗裂变材料，又生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。
专家预计，快堆未来的发展将会加快起来。
前景看好的快堆现在世界上所运行的绝大多数反应堆是热中子堆，或者说是非增殖堆型，利用的只是铀-235,而天然铀将近99.3%是难裂变的铀-238，所以这些堆型对铀资源的利用率只有1 %~2%。
但在快堆中，铀-238 原则上都能通过核反应转变成易裂变的钮-239而得以使用。
即使考虑到各种损耗，快堆总体上可将铀资源的利用率提高到60%~70%，也可使核废料产生量得到最大程度的降低，实现放射性废物最小化。
具体点说，在堆芯燃料钮-239的外围再生区里放置铀-238，通过钮-239产生的裂变反应时放出来的快中子，使铀-238吸收一个中子后，发生连续两次8衰变后，铀-238很快被转变成钮-239，同时产生了能量，如此核反应下去，能够源源不断地将铀-238转变成可用的燃料钮-239。
可控核聚变能源发展史
可控核聚变能源发展史和外来材料可控核聚变能源发展史—自1957年开始20世纪50年代，随着核裂变发展的不断深入，科学家们开始研究一种新的能源形式——核聚变，1957年，英国爱丁堡大学的英国物理学家，菲尔普斯教授在爱丁堡大学的研究室里研发了世界上第一台核聚变装置，也就是如今著名的Zeta装置。
将研究室中的反应堆作为Zeta装置的核心部分，它是为了对反应堆的核聚变进行研究而设计的装置，但这台装置的发展没有达到科学家们想要的结果。
1968年，法国科学家搭建了世界上第一个可控核聚变反应堆，称为Tore Supra，它是促进核聚变能源发展的标志性事件。
Tore Supra在许多方面都是核聚变技术发展史上的一个里程碑。
它不仅更好地控制反应堆，而且节约了能源，大大提高了核聚变装置的效率。
Tore Supra的成功开启了核聚变能源的发展。
1983年，日本科学家在福岛的实验室里创造出了另一个核聚变装置，称为JT-60，它是一种非常先进的反应堆，可以控制核聚变反应，这是核聚变能源发展的新里程碑。
JT-60的出现为下一步核聚变反应堆的发展提供了科学依据，为未来的可控核聚变能源做好了准备。
次年，在英国肯特郡，英国物理学家研发了一种新型反应堆，称为JET，它具有可控核聚变能源的能力，并被认为是核聚变能源发展史上的里程碑，它不仅实现了可控的核聚变，而且证明了可控核聚变能源的可行性。
目前，随着科学家们在核聚变技术上的不断努力和成就，可控核聚变能源在国际上受到普遍好评，它被认为是解决代替燃料能源短缺、资源逐渐枯竭以及低碳经济发展的可能性之一。
未来，可控核聚变能源将继续发展，为全世界带来更多的环境和经济发展可能性。
核弹与核反应堆的原理与发展1
核弹与核反应堆的原理与发展摘要：核弹是指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。
爆炸性核反应是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量产生的核反应爆炸而形成巨大杀伤破坏效应。
核反应堆(Nuclear Reactor)是一种启动、控制并维持核裂变或核聚变链式反应的装置。
相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用。
核弹的用途分为战术核弹、战略核弹和战区核武器，而核能则在推进动力和功能等方面起重要作用。
关键词：核弹核反应堆裂变聚变核武器供能引言:核能可谓一把双刃剑，利弊共存，推进人类科技发展的同时，也对人类生存环境造成了一定的威胁，更好的掌握其原理，规范其发展，才能为人类谋福利。
正文：一、核弹核弹头的基本结构：不管核武器样式多么繁多，核弹头的基本构造通常由壳体、核装药和热核装药、引爆控制系统（引信）和电源等组成。
其中壳体用于盛装核弹的各种装置并能防止其机械损坏。
在弹道导弹核弹头壳体外壳还涂有特殊涂料或隔热层，以防弹头再入大气层时受高速气动加热使弹头壳体及内部装置因过热而烧毁。
核装药和热核装药，由裂变和聚变材料构成，以氢弹为例：核装药（裂变装药）置于由普通炸药构成的球形装药的中央部位，在球形装药外面四周安装了许多电雷管。
引信传来的敏感信号通过引爆控制系统产生的高压电起爆各电雷管，使普通炸药以“枪法”或“内爆法”使裂变材料迅即达到最大超临界质量而实施核裂变爆炸，并使爆炸产生的部分辐射能量转换用以加热和点燃（高能中子的轰击）热核装药产生聚变反应，形成整个氢弹的核爆炸。
引控系统是保证核弹到达预定炸点时发出起爆核装药指令并可靠起爆的装置。
电源是给弹头各组件提供能源的小型一次性使用的蓄电池，在导弹发射准备时激活蓄电池，导弹发射起飞时才能用弹上蓄电池供电。
核弹的分类及其原理：核弹可分为原子弹、氢弹、氢铀弹、特殊性能核武器（如中子弹、核同质异能武器、反物质武器等）1．原子弹原子弹主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。
世界重水堆发展历程
世界重水堆发展历程
重水堆发展历程：
重水堆是一种利用重水(D2O)作为中子减速剂和冷却剂的核反应堆。
以下是重水堆发展的历程：
1. 1943年，挪威科学家尤里·鲍姆勒-布朗和奥尔巴里·利斯勒在挪威完成了第一台重水堆，被称为VEMORK堆。
该堆用于生产重水以供应纳粹德国的核武器项目。
2. 1952年，加拿大建成了世界上第一台商业化的重水堆，该堆被称为NRX。
NRX堆也成为了后来CANDU堆的基础。
3. 1957年，英国建成了麦格马斯堆，这是世界上第一台具有持续超临界运行的重水堆。
4. 1962年，加拿大建成了Gentilly-1堆，这是世界上第一台大规模商业化重水堆，也是CANDU堆的首个商业化项目。
5. 1968年，加拿大和印度达成了协议，印度购买了CIRUS重水堆技术，并建造了CIRUS堆，这是印度的第一台重水堆。
6. 1972年，印度成功建成了卡卢加重水堆，这是印度自主研发的第一台重水堆。
卡卢加堆是印度后来成功进行核试验的基础。
7. 1983年，阿根廷建成了艾奥斯堆，这是世界上首个核电厂
规模的重水堆。
8. 2011年，中国建成了六盘山堆，这是中国第一台重水堆。
六盘山堆是中国CANDU堆项目的一部分。
9. 目前，重水堆在世界范围内得到了广泛应用。
除了加拿大和中国，印度、巴基斯坦、韩国、阿根廷等国家也拥有重水堆技术，并建造了多台重水堆用于发电或其他应用。
重水堆作为一种可持续发展的核能技术，对于世界能源结构的转型具有重要意义。
世界核电发展历程
世界核电发展历程核电的发展历程可以追溯到20世纪40年代末和50年代初。
以下是核电的主要发展里程碑：1. 原子能的发现：1945年，美国科学家在第二次世界大战末期研制出了第一颗原子弹，并确认了核裂变的可行性。
2. 第一个核反应堆：1942年，美国芝加哥大学的物理学家研制出了第一台自持核反应堆——芝加哥式堆，成功实现了可持续的核链式反应。
3. 世界上第一个商业核电站：1954年，苏联启用了世界上第一个商业核电站——奥布涅斯克核电站，该站采用了堆芯和石墨层间的气冷式堆，标志着商业化核电的起步。
4. 美国的核电发展：1957年，美国启用了第一座商业化核电站——厄巴纳核电站，使用了堆芯和可水冷的加速器驱动反应堆。
此后，美国快速推进了核电技术的研发和建设，成为世界领先的核电大国。
5. 瓦克希拉核电站事故：1979年，美国宾夕法尼亚州的瓦克希拉核电站发生了一起严重事故，造成了一些放射性物质的泄漏。
这次事故严重打击了核电行业的发展，导致一些国家暂停了核电项目。
6. 三个里程碑：1986年，苏联乌克兰的切尔诺贝利核电站发生核反应堆爆炸事故，这是历史上最严重的核电事故之一。
同年，法国开始运营世界上首个商业化的高温气冷堆——法里萨核电站；加拿大也启用了第一台压水堆核反应堆。
7. 福岛核电站事故：2011年，日本福岛核电站发生核泄漏事故，由于地震和海啸的影响，导致多个核反应堆发生熔毁。
这次事故再次引发了对核能安全问题的关注。
8. 当前的发展：尽管核电行业面临着安全和环境等诸多挑战，但仍有一些国家在继续推进核电项目。
例如，中国成为了世界上核电装机容量最大的国家，其他一些国家如印度和俄罗斯也在积极推动核电的发展。
总体而言，核电的发展历程经历了起步、快速发展、事故影响和重整等阶段。
随着对可再生能源的需求不断增加和对核能安全的担忧加剧，未来核电行业将继续面临许多挑战和机遇。
中国原子反应堆
中国原子反应堆（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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核反应堆工程 第1章(2009.3.3)(1)
绪论一、课程简介及要求1课程简介本课程是核能科学与技术专业的基础课程之一。
本课程较全面地介绍与核反应堆工程相关的专业知识，内容包括核反应堆物理，反应堆热工，堆结构和反应堆结构材料，燃料循环，各种核动力系统，核反应堆安全等知识，使学员在短时间内对核反应堆工程有一个较全面的了解。
为从事与核反应堆工程有关的工作打下知识基础。
绪论大学物理、核物理、传热学、热力学，流体力学等方面有一定的基础。
成绩：平时作业记录, ~20%作业要求: 依据充分,思路清晰,过程完备,书写工整; 按时，每周交上周作业。
期末测验: ~80%。
2 课程要求及考核办法3 课程特点：多学科知识基础；内容涵盖面广；涉及反应堆物理，核反应堆热工，反应堆材料，燃料循环，核反应堆安全。
内容多，知识面广。
4 教学方式：讲课＋自学绪论5 教科书及参考书：教材：核反应堆工程，阎昌琪编，哈尔滨工程大学出版社等，2004，8。
面向核工程专业研究生，内容适合本科非核工程专业学生。
参考书：Nuclear Reactor Engineering ，S.Glasstone & A.sesonske ,Third edition ,1986.有中译本。
内容丰富，面广，96万字。
核反应堆工程原理,凌备备、杨延洲主编，原子能出版社原子能工业，连培生，原子能出版社，2002,5。
内容丰富，86万字绪论目录1第一章核裂变能2第二章核反应堆物理基本知识3 第三章反应堆结构与材料(非燃料材料) 4 第四章反应堆燃料系统5 反应堆热量导出6 反应堆安全7 各种核动力反应堆系统第一章核裂变能1.1 核能基础1.2 核裂变1.3 核裂变反应堆1.4 反应堆的发展史1.5 我国的核反应堆工程发展成就引言在1939年发现了核裂变现象这一件具有划时代意义的事件。
这一事件为一种全新的能源—原子能—的利用开辟了前景。
核能的发展与和平利用是20世纪科技史上最杰出的成就之一。
核能的利用中，核电的发展相当迅速，核电已被公认为是一种经济、安全、可靠、清洁的能源。
超聚变超融合的发展历史
超聚变超融合的发展历史全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超聚变超融合技术是目前能源领域的研究热点，被誉为人类能源发展的终极解决方案。
超聚变超融合技术是通过人类模拟太阳能产生的能量，实现将氢原子核融合成氦原子核，释放出巨大的能量。
超聚变超融合技术的发展历史可以追溯到上世纪中叶。
1950年代，科学家们开始意识到核聚变是一种理论上可行的能源来源。
当时，第一个聚变反应堆的成功运行让人们看到了聚变技术的潜在优势。
由于技术上的限制和挑战，使得实现聚变能源变得更加困难。
随着科技的进步，20世纪70年代末，国际热核聚变实验堆（ITER）的建设让聚变技术进入了一个新的阶段。
ITER实验堆是一个由欧盟、美国、俄罗斯、中国、日本、韩国等国家合作建设的大型聚变实验装置，旨在验证聚变技术的商业可行性。
ITER实验堆的建设让世界各国对聚变技术产生了更大的兴趣和投入。
随着时间的推移，聚变技术在不断取得突破和进展。
2006年，ITER的正式签约，让聚变技术的发展目标更加明确。
2013年，ITER开始正式动工建设，标志着聚变技术进入了一个新的阶段。
在此期间，各国的科学家和工程师们不断改进技术，解决了许多困难和挑战，使得聚变技术越来越接近商业应用的目标。
聚变技术还面临着许多挑战。
其中最大的挑战之一是如何实现高温、高密度、长时间的等离子体控制。
由于聚变反应需要在极端的条件下进行，要求等离子体稳定并保持高温状态，这对材料和工程技术提出了更高的要求。
聚变技术仍需解决如何实现可持续且高效的能源产出，以及如何解决核废料处理等问题。
为了解决上述问题，科学家们不断进行研究和实验。
近年来，一些新的聚变技术被提出，例如超聚变超融合技术。
超聚变超融合技术利用超强激光等方式产生极端条件的等离子体，通过超高速融合实现能量放出。
这种技术的优势在于能够产生更高的能量输出，并且更容易控制等离子体，在原料方面也更加丰富。
超聚变超融合技术的发展历史虽然曲折，但在技术不断进步的过程中，越来越接近商业应用的目标。
第四代核能系统和快堆
（中国原子能科学研究院）
【摘要】
随着核能发展和应用，核反应堆的可靠性、安全性和经济性等不断改进和提高。为迎接２１世纪 核能的发展，美国于２０００年提出了第四代先进核能系统，包括六种有应用前景的核反应堆系统，其 中有三种是快堆。我国已经开始工程技术发展的钠冷快堆就是其中一种。我国快堆技术历经上世纪 ６０年代中后期起的基础研究，纳入国家八六三高技术计划后的应用基础研究，正在建造６５ＭＷ中 国实验快堆，该堆计划于２００９年首次临界。我国钠冷快堆的技术路线和发展目标与第四代先进核能 系统的发展目标是一致的。钠冷快堆是当今唯一现实的核燃料增殖的堆型，发展快堆和相关的燃料 循环可将铀资源的利用率从单单发展压水堆的ｌ％左右提高到６０＂－－７０％。快堆是我国核能可持续人 规模安全供应和替代化石燃料、减少Ｃ０２排放的关键堆型。
作者简介徐铼，１９３７年４月出生，快堆总工程师，研究员，反应堆工程专业，地址：北京２７５（３４）信箱，１０２４１３；
电话：０１０－－６９３５８１９３；Ｅｍａｉｌ：ｃｅｆｒ＠ｃｉａｅ．ａＣ．ｃｎ
ＴＳＯ在核行业发展中的价值与作用
程建秀
（核动力运行研究所）
【摘要】
一
为应对全球能源需求日益扩大、能源市场竞争日趋激烈以及日益显现的温室效应所带来的全球 环境问题，核电行业的全球化发展和专业化发展得到进一步增强。由此，技术支持单位（ＴＳＯ）在 核行业发展中的价值和作用受到越来越多的重视和关注。本文对ＴＳＯ的定义、基本功能和能力要求、 ＴＳＯ在增进核与辐射安全中的作用、面临的问题等方面进行了阐述，并提出一些建议和观点供同行
参考。
作者简介程建秀，女，４ｌ岁，研究员级高工。现就职于核动力运行研究所核电运行评估中心，主任。
３
第四代核能系统和快堆
液态燃料核反应堆
液态燃料核反应堆[美]罗伯特哈格里弗斯，拉尔夫莫伊尔2011-01-09现今人们熟悉的压水堆使用固体燃料—装在燃料组件锆合金燃料棒内的铀氧化物芯块。
这种组件布臵在反应堆压力容器内160大气压和330℃的热水中。
热水把裂变燃料产生的热能传给汽轮机，汽轮机驱动发电机旋转发电。
阿尔文温伯格(Alvin Weinberg)于1946年发明了压水堆(PWR)，现在这种装臵用在美国100多台商用发电堆和海军舰艇上。
温伯格也从事液态燃料反应堆研究，它有许多超过固体燃料反应堆的优点。
本文回顾了液态燃料反应堆的一些历史、潜在的优势、可能的缺点，以及目前的研究开发状况。
本文的重点是液态钍氟化物反应堆(LFTR)。
在描述液态燃料反应堆的特性前，本节简略回顾压水堆的情况。
在常规压水堆中，二氧化铀燃料芯块含高代价浓缩到3.5%或更高的易裂变铀-235，其余是铀-238。
大约5年后，燃料必须卸出，因为易裂变材料耗尽而吸收中子的裂变产物增多。
此时燃料释放的能量不到天然铀潜能的1%。
然而由于内部温差、破坏二氧化铀共价键的辐照损伤、以及阻碍固体晶结构的裂变产物，燃料棒承受的应力越来越大(见图1)。
即使燃料棒肿胀变形，其锆包壳必须在堆内以及其后在废物储存/处臵场内继续包容燃料和裂变产物几百年。
图1. 固体燃料棒承受裂变产物、辐照和热应力。
（Courtesy of Japan Atomic Energy Agency R&D Review 2008）相比之下，液态燃料不受固体燃料那样的结构应力的影响：液态燃料反应堆可在大气压下运行，不需要承受高压蒸汽爆炸的密封容器。
气态裂变产物如氙鼓泡溢出，某些裂变产物沉淀析出，因此不吸收链式反应的中子。
与压水堆相似，液态燃料反应堆可设计成增殖更多的燃料，而又比常规压水堆产生的废物有更强的防扩散能力。
压水堆乏燃料含超铀元素如铀-238吸收中子增殖产生的钚-239，就是这种长寿命的超铀元素成了废物储存关注的核心问题。
中国核电的发展史
中国核电的发展历程可以追溯到1955 年，以下是中国核电发展的重要里程碑和阶段：
1. 初步研究阶段（1955-1970）：在1955年，中国开始进行核能的初步研究。
1964年，中国自主设计和建造了第一台核反应堆-小型试验堆（CRR-1），标志着中国核能研究的开始。
2. 商业化发展阶段（1970-1990）：1970年代，中国开始着手开展核电站建设，第一个商业运营的核电站——田湾核电站（两台180万千瓦级压水堆）于1991年建成并投产。
此后，中国开启了核电站的大规模建设。
这个阶段还涉及到与其他国家的国际合作，引进和吸收国际先进技术。
3. 持续发展阶段（1990-2000）：中国加快了核电站的建设速度，2000年前共建成商业运营的核电站5座，装机容量共计350万千瓦。
同时，中国开始研发自主设计的三代核电技术。
4. 技术自主发展阶段（2000-2010）：中国致力于自主研发和推广三代核电技术。
这一时期，中国开始建设大型压水堆示范工程，2010年建成的岭澳核电站成为首座采用三代核电技术的商业化核电站。
5. 规模化建设阶段（2010至今）：自2010年以来，中国核电的建设规模进一步扩大。
2014年以后，中国每年新增核电容量超过了其他任何国家。
不仅采用国内设计和技术，还引进了来自国际厂商的先进反应堆技术。
目前，中国已经成为全球最大的核电建设国和运营国，拥有多个核电站，并持续致力于技术创新和提高核能的安全性能。
中国的核电发展旨在满足能源需求、减少碳排放，并保证电力供应的稳定性。
同时，在核电发展过程中，中国也重视核安全和环境保护。
重水反应堆技术的发展与应用
重水反应堆技术的发展与应用重水反应堆技术是一种利用重水（D2O）作为冷却剂和减速剂的核能发电技术。
它在核能领域具有重要的地位，不仅可以提供清洁、高效的能源，还可以用于核武器的生产和核医学的研究。
本文将探讨重水反应堆技术的发展历程以及其在能源和其他领域的应用。
一、重水反应堆技术的发展历程重水反应堆技术最早起源于20世纪40年代，当时加拿大和英国的科学家们开始研究利用重水作为冷却剂和减速剂的核反应堆。
1944年，加拿大的麦克马斯特大学成功建成了世界上第一座重水反应堆，这标志着重水反应堆技术的诞生。
随着时间的推移，重水反应堆技术得到了不断的改进和发展。
1950年代，加拿大建成了世界上第一座商业化的重水反应堆，开始向国内外供应重水和核燃料。
1960年代，重水反应堆技术进一步发展，出现了更加高效和安全的重水反应堆设计，如加拿大的CANDU（加拿大重水反应堆）和法国的重水压力管式反应堆。
二、重水反应堆技术在能源领域的应用1. 发电：重水反应堆技术是一种可持续发展的能源解决方案。
它可以利用铀等核燃料进行核裂变，产生大量的热能，进而驱动蒸汽涡轮发电机组发电。
与传统的燃煤发电相比，重水反应堆发电具有零排放、高效率和长寿命的优势。
2. 核燃料再处理：重水反应堆技术还可以用于核燃料的再处理。
在重水反应堆中使用的核燃料可以通过再处理过程进行回收和再利用，减少核废料的产生，并提高核燃料的利用率。
3. 核武器生产：重水反应堆技术在核武器生产中起到了重要的作用。
重水反应堆可以产生大量的裂变产物，如钚-239，这是一种重要的核武器材料。
然而，由于核武器的非法性和危险性，国际社会对于重水反应堆技术的应用存在一定的限制和监管。
三、重水反应堆技术在其他领域的应用1. 核医学研究：重水反应堆技术可以用于核医学研究，如放射性同位素的生产和放射治疗。
重水反应堆可以产生各种放射性同位素，用于医学诊断和治疗，如放射性碘用于甲状腺治疗。
2. 同位素标记：重水反应堆技术还可以用于同位素标记。
空间核反应堆电源发展及应用
空间核反应堆电源发展及应用作者：闫锋哲陈章隆来源：《科技创新导报》2019年第11期摘要：空间核反应堆（space reactor），是利用核反应产生的能量为航天器提供电力的一种空间电源。
根据航天器不同的任务需求，可以将空间核反应堆的用途细分为空间核电源和空间核推进。
长期载人的宇宙空间站和大型通信卫星、导航卫星、遥感卫星和星表空间基地等，在运行时都需要千瓦或者千瓦以上功率的电源，而且还要求其供电系统必须具有重量轻、体积小、功率大、使用寿命长等特点。
在科技飞速发展的今天，各种空间电源都在大力研发建设中，空间反应堆作为一个重要的空间电源，具有重量轻、体积小、功率大和寿命长的优势，是未来最具有发展前景的空间电源。
本文对空间核反应堆的发展现状及其应用前景进行介绍。
关键词：空间核反应堆航天器空间电源中图分类号：TL99 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0021-03目前航天器应用最廣泛的的电源供应装置是太阳能电池。
但是由于太阳能电池过于依赖太阳光照，对太阳光的角度和与太阳的距离都有较高的要求，如果角度不佳或者与太阳的距离过远，都会影响太阳能电池的发电效率。
因此在研究太阳能电池之余，科研人员开始也研究利用其他能源。
利用核能为航天器提供能源主要包括两种方式，一种是放射性同位素电池，一种是空间核反应堆。
放射性同位素电池是目前深空探测中应用最广泛的电源。
其具有体积小寿命长等特点，可以在恶劣的环境下为航天器供电，目前飞行最远的美国旅行者号就是依靠其携带的三个放射性同位素电池为其提供电力。
放射性同位素电池虽然具有长寿命、较强的环境适应性等优势，但是其功率却逐渐无法满足日益发展的航天器的需求。
因此，科研人员开始将研究的重点转向可以提供大功率，长寿命的空间核反应堆。
1 空间核反应堆概述1.1 空间核反应堆电源概念及原理空间核反应堆电源是一种可以将核反应堆产生的热能转换为电能供航天器使用的装置，它主要由反应堆本体、辐射屏蔽装置、热电转换系统、废热排放系统和反应堆控制系统组成。
熔盐堆MSR简介
美国液态燃料熔盐堆研究历史
美国橡树林实验室（ORNL）的2.5MW ARE和8MW MSRE的试验证实了： FLiBe熔盐成功用于熔盐堆，具有非常好的稳定性 石墨作慢化剂与熔盐相容性 哈斯特洛镍基合金-N成功应用于反应堆容器、回路管道、熔盐泵、 换热器等部位，腐蚀被控制在低水平 中子经济性和固有的安全性 裂变产物氪和氙可从熔盐中分离 熔盐堆可使用不同的燃料，包括U235、U233和Pu239 燃料和裂变产物可在线分离
• 1966-1980年间世界共有242个机组投入运行，属于“第二代”核电站。 • 由于石油危机的影响以及被看好的核电经济性，核电得以高速发展。 期间，美国成批建造了500-1100MW的压水堆、沸水堆，并出口其他国 家； • 前苏联建造了1000MW石墨堆和440MW、1000MW VVER型压水堆； • 日本、法国引进、消化了美国的压水堆、沸水堆技术； • 法国核电发电量增加了20.4倍，比例从3.7%增加到40%以上； • 日本核电发电量 增加了21.8倍，比例从1.3%增加到20%。 • 在这个阶段， PWR 和BWR 向着更简单、可靠和经济的方向发展。这两 种反应堆目前占世界核电反应堆总数的85%。 在法国和世界的工业经 验反馈中，第二代反应堆从经济和环境方面验证了核电的性能，核电 的价格与化石燃料相比非常有竞争力，废物排放大大低于允许限值。 世界上的反应堆累计运行超过1万堆年，表明这些工业技术是成熟的。 • 目前，世界上运行中的反应堆为441 座。平均寿期为20年，有50座已 超过30年，8座超过40年。
1.4.开始复苏阶段(21世纪以来)
• 1993 年，法国和德国的核安全机构批准了未来压水堆安全 的发展方向，并确定了新的安全参考标准。 • 新的安全发展方向规定，假如发生严重事故，放射性及其效 应不得影响到电厂以外。 • 自1992 年开始的欧洲压水堆 （EPR）的研究和设计工作中， 安全被作为首要参考因素。加强安全主要表现在，为了进一 步降低事故发生概率，增加了安全装置的冗余度，而且非能 动安全设计可确保机组在发生事故时仍能正常运行。 EPR 的设计和改进是法德15年的研发成果。该反应堆有以下明显 优点：安全性大幅提高，造价降低，长寿命废物量降低，竞 争力提高。 • 在核领域，第二代与第三代之间的过渡已开始多年。例如， 日本1997年投入运行的柏崎·刈羽核电站两台机组，法国 分别于1996 和1999 年投入运行的舒兹和希沃N4 系列都属 于这一类。
反应堆发展历史
目前全世界能源总消费量约为130亿吨标准煤，化石能源占 85%以上，从能源的供应结构来看，目前世界上消耗的能源主 要来自煤、石油、天然气三大资源。
美国能源部对世界常规石油产量高峰值的预测显示：本世 纪中叶，石油产量达到高峰值，然后逐渐下降。
矿石能源利用率低，而且对生态环境造成严重的污染。
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核反应堆热工分析
我国能源结构特点（2002年）
一次能源消费量为14.8亿吨标准煤，产量为13.87亿 吨标准煤，为世界第二大能源消费国
1935年获诺贝尔物理学奖
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核裂变
1938年，德国物理学家 哈恩发现核裂变现象。
哈恩和斯特拉斯曼 发现铁核受快中子轰击 会发生裂变，由于发现 核裂变， 哈恩获得 1944年诺贝尔化学奖。
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质能方程
质能亏损和结合能：单个核子的质 量总是比结合在原子核里的每个核 子的质量大。单个核子组成原子核 时，由于核子间强大的核力作用， 迫使核子相互强力碰撞而紧紧地结 合时，发生了质量溅射。减少的这 份质量。核子结合前后的质量差值， 称为“质量亏损”，把结合时放出 的能量称为“结合能”。
现，用这种射线去轰击石蜡，竟能从石蜡中打出 质子来。约里奥·居里夫妇把这种现象解释为一种 康普顿效应。
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1932年，英国物理学家查德威克发现 了中子。
查德威克很快重做了α粒子轰击铍上 面的实验。再用铍产生的射线轰击氢、 氮，结果打出了氢核和氮核。由此， 他断定这种射线不可能是γ射线。因 为γ射线不具备将从原子中打出质子 所需要的动量。他认为，只有假定从 铍中放出的射线是一种质量跟质子差 不多的中性粒子，才能解释。
世界研究堆发展现状及主要应用
世界研究堆发展现状及主要应用自1942年12月2日费米建立了第一座核反应堆开始，各国都在努力地发展核反应堆。
到现在为止，世界上建成的研究堆有840座，约有261座研究堆（到2018年6月止）将继续运行，其中有225座正在运行中，有13座处于暂时关闭状态，另外还有23座正在建设或在计划建设中。
这些研究堆分布在56个国家，其中发达国家中有2个计划建设的和4个正在建设，有140个研究堆正在运行中。
发展中国家中有11个处于计划建设中，6个处于正在建设中的，有85个研究堆是处于正在运行状态。
中国第一座研究堆是101重水反应堆，于1958年临界。
到现在的近60年里，全国建成21座研究堆[1]，17座运行，2座永久停堆，2座退役，并且有2座研究堆正在计划中。
二、研究堆的应用研究堆不同于核电站的主要应用是用来进行基础研究或应用研究。
研究堆的主要功能和应用主要有教育培训、中子活化分析、同位素的生产、材料辐照、中子成像、中子散射、辐照掺杂、硼中子俘获等，如表1所示为全世界研究堆的用途分布表。
表1 全世界研究堆的用途分布表[3]*说明：其他用途包括仪器测试和标准定、屏蔽实验、核数据测量和公共相关的用途。
2.1教育和培训研究堆是一个很好的教育和培训基地[4][5]。
通过向公众和政府单位的开放，可以增加他们对核能的认识，减少社会对核能的反对。
通过向科学和工业界相关人员的教育和培训，可以扩大研究堆潜在的客户和市场。
研究堆的教育和培训方式非常宽泛，从小学生和公众对研究堆的参观，到大学课程的辅助学习，甚至动力堆的操作培训等。
2.2放射性同位素生产放射性同位素的应用包括核医学、工业、农业和研究等领域。
他们主要通过在研究堆或加速器中照射靶核，靶核通过中子俘获产生需要的放射性同位素。
利用放射性同位素的射线或用作示踪原子，可以应用到：①射线照相技术，可以把物体内部的情况显示在照片上；②测定技术方面的应用，古生物年龄的测定，对生产过程中的材料厚度进行监视和控制等；③用放射性同位素作为示踪剂；④用放射性同位素的能量，作为航天器、人造心脏能源等；⑤利用放射性同位素的杀伤力，治疗癌症、灭菌消毒以及进行催化反应等方面。
新中国科技发展大事件
----新中国科技发展大事件1、制定新中国第一个长期科技规划《》1956年1月，党中央发出了“向科学进军”的号召；随后，国务院制订了新中国第一个长期科技发展规划——《1956至1967年全国科学技术发展远景规划》。
《规划》从13个方面提出了57项重大科学技术任务、616个中心问题，从中进一步综合提出了12个重点任务，对全国科研工作的体制、现有人才的使用方针、培养干部的大体计划和分配比例、科学研究机构设置的原则等作了一般性的规定。
《规划》的制定和实施，对中国整个计划经济时代乃至后来的科学技术发展都产生了重大而深远的影响。
2、中国第一座原子反应堆1958年8月30日，中国第一座实验性原子反应堆回旋加速器开始运转。
3、“”研制成功1964年10月16日成功地爆炸了中国自行制造的第一颗原子弹。
1967年6月17日，中国成功地爆炸了中国自行制造的第一颗氢弹。
1970年4月24日，中国又成功地把一颗名为“东方红”的人造地球卫星送上了太空。
中国“两弹一星”计划的实现，在国际上引起了巨大的反响，极大地增强了中国的国际地位。
4、新中国第一辆轿车出厂1958年5月21日，毛泽东主席在北京中南海观看一汽试制的第一辆东风牌轿车5、中国成功试制新型喷气式飞机月，中国自行试制的第一架喷气式歼击机——歼5飞机飞上蓝天。
同时，歼5的试飞成功，更让中国成了当时世界上少数几个能够成批生产喷气式飞机的国家之一，从而结束了中国不能制造歼击机的历史。
6、首次人工合成胰岛素1965年8月3日，我国首次人工合成结晶牛胰岛素。
在合成的胰岛素变成结晶方面，中国处于世界领先地位。
7、籼型杂交水稻培育成功从20世纪60年代开始，袁隆平领军的中国科学家就一直潜心致力于杂交水稻研究，自力更生、艰苦奋斗、团结协作、勇于创新，成功研究培育出“两系杂交水稻”、“三系杂交水稻”和“超级杂交稻”，并提出杂交水稻育种发展的技术路线，培育的杂交水稻种植面积累计达60多亿亩，增产粮食6000多亿公斤。
中国核能发展史
中国核能发展史中国的核能发展历史可以追溯到20世纪50年代。
1. 初期阶段（1950年代 - 1970年代）在这个时期，中国开始进行核能技术研究。
1956年，中国建立了第一个核反应堆——“小清河核反应堆”，标志着中国核能领域的起步。
1964年，中国第一批本科核工程专业学生毕业，这些毕业生成为了中国核电工程的骨干力量。
2. 中期阶段（1980年代 - 1990年代）在这个时期，中国开始加快核电站的建设。
1985年，中国第一座商业运行的核电站——秦山核电站1号机组开始发电。
1990年代，中国加强了国际合作，引进了西方的核电技术。
1991年，中国国家核电公司成立。
3. 现代阶段（2000年代至今）在这个时期，中国开始大规模建设核电站。
2007年，国家发改委批准中国建设10个核电站，总装机容量为3,200万千瓦。
随着中国的经济发展，核电已成为中国清洁能源的主要来源。
2015年，中国成为全球核电装机容量最多的国家。
4. 未来展望中国在未来将继续加大核能在能源结构中的比重。
到2030年，中国计划建设30个核电站，总装机容量将达到5,000万千瓦。
此外，中国还将推进核废料处置和核安全技术研究。
同时，中国也加强了国际合作，与多国开始共建核电站。
总结：中国核能发展经历了起步、加速、成熟等各个阶段。
未来，中国将坚持安全第一的原则，加强核能技术研究与交流，追求经济效益与环境保护的平衡，为建设清洁、低碳、高效的现代化能源体系，做出新的更大的贡献。
第四代核反应堆简介
第四代核反应堆简介摘要：清洁、可持续能源技术的发展是现代国家发展强大的标志之一。
而核能发电实现以上要求的方向之一。
目前国际上将核反应堆按照历史沿革和技术特点分为四代。
其中第四代反应堆的技术发展是21世纪中叶的核能制高点。
本人围绕近20年来国际上提出的各种概念以及实践的技术经验。
对第四代反应堆可行的技术特点、发展趋势进行了总结剖析。
并结合实际得出钍基熔盐反应堆是未来发展的较好的方向之一。
关键词：第四代反应堆；熔盐堆；钍基燃料21世纪初，一些国际核能行业的领军单位共同讨论并建立了第四代核反应堆国际论坛（Generation Ⅳ International Forum，简称GIF），并总结提出了多种第四代反应堆的设计方案。
该论坛筛选出了6种当时科技水平下最可行的第四代反应堆堆型的设想，其分别为：液体钠冷却快中子反应堆，液体铅冷却快中子反应堆，超高温中子反应堆，超临界压力水冷堆，气体冷却快中子堆与熔盐液体反应堆。
但随着时代的发展，只有超临界压力水冷堆(SCWR)、气冷快中子堆(GFR)与熔盐液体反应堆(MSR)三个概念脱颖而出。
本文对这三种堆型进行简要介绍。
一、超临界压力水冷堆超临界压力水冷堆(以下简称超临界堆)的冷却剂使用的是超临界水。
超临界水不同于普通水，其更像是一种汽水混合物。
指的是高温高压下的致密水蒸气，密度与普通水相同。
因此该种堆型常被认为是对沸水堆的威力加强版。
其与第三代的沸水中子反应堆的主要差别在于：超临界堆的净电效率更高(比沸水堆高约10%)，相比其他反应堆，由于超临界水运行时的流量较低，所以超临界压力水冷堆系统可以采用更细的管道，更节省材料和空间，因此具有更高的安全性和经济性。
作为冷却剂的超临界水是单相气体，可以采用更为简易的循环布局。
且不需要干燥器。
正是由于以上的优势，超临界堆的实际建设、运营以及维护成本理论上可以比现有轻水堆低。
但超临界堆也存在一个目前难以克服的问题，即如何抵抗高温高压下超临界水导致的腐蚀性。
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2、发现天然放射性
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀 法国物理学家贝克勒尔发现了铀(U) 放射现象。1903年获诺贝尔奖
3、发现电子
1906年，由于汤姆逊 由于汤姆逊 对电子研究的重要贡 献而被授予诺贝尔物 理奖。
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1979年美国三哩岛（TMI）事故 1986年 前苏切尔诺贝利事故 这个阶段，核能仍在持续增长，而且是各种能源中增长速度最快的 而且是各种能源中增长速度最快的。同时在 法国，日本，韩国，中国等国家，这个阶段仍坚持发展核电 这个阶段仍坚持发展核电。
本世纪初：美国、德国等国家重新修正自己的核电方针 德国等国家重新修正自己的核电方针，布 什政府提出了核电复苏计划，发展中国家也在积极准备筹建 发展中国家也在积极准备筹建 核电站，核能在本世纪必将大放异彩 核能在本世纪必将大放异彩。
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世界核能发展状况
核能的优点：
1
污染小：
不排放大量烟尘、 二氧化硫、二氧化 碳和固体废渣 放射性小于火电站
2
需要燃料少： 需要燃料少
每一公斤铀235, 每一公斤铀 经过全部裂变后, 经过全部裂变后 释放出来的能量 是相当于 2,400 ～2,700 吨标准 煤，缓解大量运 缓解大量运 输压力
核反应堆基本工作原理
核燃料，冷却剂，慢化剂，反射层 反射层，控制材料。。。。。。
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世界第一座反应堆
1942年，费米发明第一座核反应堆 费米发明第一座核反应堆。
芝加哥一号 0.5W
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反应堆的分类
反应堆的功能： 1 热能利用：发电，供热，或者动力 2 生产新的核燃料 3 生产放射性同位素 4 进行中子的其它应用和科研
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Energy is a gift of
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Oil : 1兆460亿桶
40年 61年 年
节约能源是我们的责任，也是 我们的素质的具体体现 从我做起，从今天做起
Nature Gas : 150兆立方米
Coal : 9842亿吨
227年
Uranium: 395万吨
64年
反应堆内的核反应
重核元素（如铀-235 U-235）收到中子轰击 收到中子轰击 后，发生裂变：
一个核一次裂变放出200 Mev的能量 一个核一次裂变放出 一公斤的U-235全部裂变放出的能量 一公斤 与2700吨标准煤相当
ΔE = Δm * c 2 = 200Mev
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临界质或临界尺寸与系统的物质组成和几何形状有关：单纯天然铀不能临界(CANDU:重 临界质或临界尺寸与系统的物质组成和几何形状有关 水慢化反射)；球形系统具有最小的临界状态 球形系统具有最小的临界状态(原子弹－两个半球)
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58 2 2 1 2 2 5 33 8 1 2 22 9 11 5 18 31 107 494
48883 2370 1364 452 2000 425 3135 26074 3392 656 1800 18970 7565 9460 3220 15945 11802 102637 406136
ΔE = Δm * c 2 = 17.6Mev E
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自持链式反应的条件
重核 碎片 泄漏 被非裂变材料吸收 2～3 个中子 3 1 个中子 碎片 吸收后也可以不裂变 余下至少1个又引起核裂变
如刚好1个，稳定运行的 核反应堆 如果不断飞速增加，不加控制原子弹 原子弹
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1932年， ，英国物理学家查德威克发现 了中子。 。 查德威克很快重做了α粒子轰击铍上 查德威克很快重做了 面的实验。再用铍产生的射线轰击氢、 面的实验 氮，结果打出了氢核和氮核 结果打出了氢核和氮核。由此， 他断定这种射线不可能是γ射线。因 他断定这种射线不可能是 为γ射线不具备将从原子中打出质子 射线不具备将从原子中打出质子 所需要的动量。他认为，只有假定从 所需要的动量 铍中放出的射线是一种质量跟质子差 不多的中性粒子，才能解释。 不多的中性粒子 1935年获诺贝尔物理学奖 年获诺贝尔物理学奖
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核反应堆发展历史
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一、核科学与技术发展历史 核科学与技术发展历史
★十九世纪末物理学上三大发现 十九世纪末物理学上三大发现
1、发现X射线
1895年，德国物理学家伦 1895 琴发现X光。 琴发现 1901年获诺贝尔奖 1901
使用钚时，数百年～数千年
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我国能源结构特点（2002年） 我国能源结构特点
一次能源消费量为14.8亿吨标准煤 亿吨标准煤，产量为13.87亿 吨标准煤，为世界第二大能源消费国 为世界第二大能源消费国 一次能源以煤为主，占近70% 70% 人均能源消费水平还很低， ，只有世界平均水平的一半 发电装机容量3量3.5757亿千瓦 亿千瓦，居世界第2位 近年来我国能源需求已呈明显增长的趋势 能源分布不均匀，与经济发展不协调 与经济发展不协调
目前全世界能源总消费量约为130亿吨标准煤，化石能源占 目前全世界能源总消费量约为 85%以上，从能源的供应结构来看 从能源的供应结构来看，目前世界上消耗的能源主 要来自煤、石油、天然气三大资源 天然气三大资源。 美国能源部对世界常规石油产量高峰值的预测显示：本世 美国能源部对世界常规石油产量高峰值的预测显示 纪中叶，石油产量达到高峰值， ，然后逐渐下降。 矿石能源利用率低，而且对生态环境造成严重的污染 而且对生态环境造成严重的污染。
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矿石能源的污染问题
大量有机燃料的消耗给自然生态环境带来了严重污染。有 大量有机燃料的消耗给自然生态环境带来了严重污染 机能源在燃烧过程中会产生大量的污染物质，其主要的污 机能源在燃烧过程中会产生大量的污染物质 染物质有NOX、SO2、CO、CO2、有害烟尘等 有害烟尘等，这些污染物将 对人类造成很大的危害。在所有污染物中 在所有污染物中，对人体危害较 大的无机气体主要有NOX、SO2、 、CO等。 百万千瓦级的燃煤电厂每天燃烧8000t优质煤，向大气排放 百万千瓦级的燃煤电厂每天燃烧 出300多吨有害物质。 可持续发展战略：尽量减少污染物的排放总量 尽量减少污染物的排放总量，保护环境 和自然资源，维持人类与环境协调发展 维持人类与环境方米 发电装机容量：8.6~9.5亿千瓦 2050年要达到目前中等发达国家水平，人均能源消耗应达 达3.0 人均能源消耗应达3 0吨标煤以上， 能 源需求总量约为50亿吨标煤 煤炭: 占50%以下，年产35亿吨，相当于目前全世界产量的 相当于目前全世界产量的80% 石油：2020年达到2亿吨的高峰，之后逐年下降 之后逐年下降，2050年约1.2亿吨 天然气: 估计约2000亿m3 水电: 400GW 核电: 340GW，相当于目前全世界核电的装机容量 相当于目前全世界核电的装机容量 全部常规能源供应只相当于33亿吨标煤 亿吨标煤
核技术与自动化工程学院 核裂变能：将某个重核分裂，变成中等 变成中等 质量核，中等质量核的结合能要比重核 中等质量核的结合能要比重核 大，因此这个重核的每个核子就要继续 因此这个重核的每个核子就要继续 发生质量亏损而放出能量。 。
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△E
= △ m * c 2 = 200Mev
聚变能：几个轻核相互结合起来 聚变能 变成中等质量核，同样该过程中 变成中等质量核 的核子将继续发生一部分质量亏 损， ，变成能量放出。
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国家 运行机组 运行净功率 （MWe） ） 1018 5680 1901 2722 15113 5426 4884 1648 2656 63203 22594 1755 2548 0 全部机组
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世界各国核电情况（截止2003年） 世界各国核电情况
全部净功率 （MWe） 1710 5680 3176 2722 15113 8764 7584 3610 2656 63203 22594 1755 6128 915 阿根廷 比利时 巴西 保加利亚 加拿大 中国 中国台湾 捷克共和国 芬兰 法国 德国 匈牙利 印度 伊朗 2 7 2 4 22 7 6 4 4 59 20 4 14 0 3 7 3 4 22 11 8 6 4 59 20 4 22 1
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东北
沙漠 黄河 光伏 上游 电站 水电
新疆 西藏 西北
内蒙 华北 华东 四川 华中 华南
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未来我国能源需求预测
2020年，我国一次能源需求值在25~33亿吨标煤之间 亿吨标煤之间，均值是29亿吨标煤 煤 石 炭：21~29亿吨 油：4.0~4.5亿吨
日本 立陶宛 墨西哥 荷兰 朝鲜 巴基斯坦 罗马尼亚 俄罗斯 斯洛伐克 斯洛文尼亚 南非 韩国 西班牙 瑞典 瑞士 乌克兰 英国 美国 合计
53 2 2 1 0 2 1 27 6 1 2 18 9 11 5 13 31 104 444
44041 2370 1364 452 0 425 655 20799 2512 656 1800 14970 7565 9460 3220 11195 11802 99034 363844
中子增殖因数k：系统中某一代中子数对于上一代中子数之比 系统中某一代中子数对于上一代中子数之比。 临界质量：为实现自持链式反应k=1，所需要的最小的核燃料质量 所需要的最小的核燃料质量。增加核燃 料的质量(系统尺寸)总是有利于维持链式反应 总是有利于维持链式反应，泄露出去的中子与系统表面积 即系统尺寸成二次方关系，产生的中子数同系统体积即系统尺寸成三次方关系。 产生的中子数同系统体积