绿色化学-新能源-核能

4、中国核能
4、中国核能

我国在开发与利用核能的同时也逐渐开始重视生态 与环境保护，不断降低放射性核素带来的辐射危害， 并在辐射对动植物、特别对人的影响方面做过大量 的调查与研究工作，取得了很多成果，核农学、核 医学、放射生态学等新兴学科也相继形成。 然而，国内就放射性核素污染地区的生物修复研究 较少，目前主要集中在植物和动物对137Cs和90Sr的 修复功能上。例如：唐世荣等通过对300余种植物的 研究发现，放射性铯超积累植物主要分布在茄科、 苋科、菊科、十字花科、蓼科、石竹科、黎科内， 数量有数十种。陈传群等发现螺蛳、喜旱莲子草和 金鱼藻等对137Cs有良好的吸收和富集作用，可以用 来净化被137Cs污染了的水体。
2、核能原理
核聚变的优点：

一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。 据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在 海水中就有45万亿吨氘。 二是既干净又安全。 因为它不会产生污染环境的放 射性物质，所以是干净的。同时受控核聚变反应可 在稀薄的气体中持续地稳定进行，所以是安全的。


2002年12月2日，我国建成了受控核聚变研究装置— —核工业西南物理研究院的中国环流器二号A。
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核聚变研究
2H与2H、3H、3He聚变
2、核能原理

当一个重原子核在吸收了一个能量适当的中子后 形成一个复合核，这个核由于内部不稳定而分裂 成两个或多个质量较小的原子核，这种现象叫做 核裂变。核裂变释放出的能量叫核裂变能。
2、核能原理



一个铀–235原子核在中子的轰击下分裂成为几个 较轻的原子核，同时放出2～3个中子，并释放巨 大的能量，这个反应过程称为核裂变反应。 在一定的条件下，新产生的中子会继续引起更多 的铀–235原子核裂变，这样一代代传下去，像链 条一样环环相扣，使核裂变反应自持（自动连续） 地进行下去，所以科学家将其命名为“自持链式 裂变反应”。 这“一定的”条件有两个，第一个条件是铀要达 到一定的质量，这个质量叫做“临界质量”；第 二个条件是中子的能量，铀–235原子核在慢速的 “热中子”作用下比较容易发生裂变反应。

3、绿色核能



放射性污染的特殊性 （1）与一般化学毒害物质污染不同，放射性污 染通常是无嗅无色，其放射性与物质的化学状态 无关，很不容易察觉。 （2）每一种放射性核素都有一定的半衰期，不 因气压、温度而改变。 （3）通常放射性核素都能发射出具有一定能量 的一种或几种射线（α、β、γ射线）。 （4）放射性核素被动物和人体吸收富集后，其 电离辐射会引起生物组织内分子和原子电离，破 坏组织中的大分子结构，威胁健康。其损伤方式 有急性的，但多数情况下为慢性的、隐性的（远 期效应、躯体效应、遗传效应），往往不易察觉， 所以必须要预先排查，防患于未然。
放射性的发现
然放射性；卢瑟福和维拉德发现了α、β、γ射线
原子核结构
1897年汤姆孙的原子模型；卢瑟福的枣糕模型； 波尔原子理论；质子中子的发现； 爱因斯坦的质能方程
1919年卢瑟福实现人工核反应； 1934年里约奥-居里发现人工放射性； 1939年费米首次提出裂变的概念
发现核反应
链式反应和核能
匈牙利的西拉德提出链式反应； 1939里约奥-居里再用中子轰击铀时发现中子； 1941年费米简历首个原子核反应堆
2、核能原理
不可控的核反应
链反应
爆 炸
原子弹
核电站

可控反应堆
但是目前核聚变的实际应用只是利用不可 控的热核反应，即制造氢弹。迄今，达到 工业规模应用的核能只有核裂变能。
2、核能原理
“受控的是天使，失控的是老虎” 地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿 石燃料的十多万倍。核能应用作为缓和世界能源危 机的一种经济有效的措施有许多的优点，其一核燃 料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学 能大几百万倍，运输和储存都很方便，且开采资源 丰富。其二，核能发电不像化石燃料一样向环境排 放大量的污染物质，污染少。其三是安全性强。从 第一座核电站建成以来，全世界投入运行的核电站 达400多座，30多年来基本上是安全正常的。虽然 有1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏 联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故，但这两次事 故都是由于人为因素造成的。随着压水堆的进一步 改进，核电站有可能会变得更加安全。
3、绿色核能

美国曾先后颁布过多部生态风险评价指南，欧 洲共同体和国际原子能机构也都制定了放射性 辐射标准以及放射性安全防护措施，以指导人 们开展放射性核素污染环境的生态安全评价及 相关工作。
3、绿色核能
放射性核素污染环境的生态修复研究 主要成果与进展如下： ①通过野外调查、与金属超积累植物类比和植物 系统发育特征分析的方法成功筛选出放射性核素 超积累植物。②研究发现放射性核素超积累植物 在植物科、属内的分布存在一定的规律。③国外 对环境因素（如土壤理化性质、土壤微生物、农 艺措施等）影响植物蓄积放射性核素的研究工作 做得较为详细和深入。④目前国外已成功分离到 一些抗辐射菌种和有潜在修复能力的菌种，包括 对放射性核素有还原和固定能力的菌种。
2、核能原理

链式裂变反应释放出巨大的核能，1千克铀–235裂 变释放的能量，相当于2700吨标准煤燃烧产生的 能量。只有铀–233、铀–235和钚–239这三种核素在 热中子条件下容易发生核裂变，它们都是核燃料， 其中只有铀–235是天然存在的，而铀–233、钚–239 是在反应堆中人工生产出来的。
4、中国核能

在实验性质的秦山一期和商业开端的大亚湾 之后，中国又建设了秦山二期、岭澳、秦山 三期和田湾等核电站。经过几代核电人的艰 苦奋斗，中国核电站建造运营技术已基本进 入成熟阶段。
中国核能行业协会最新数据显示，截止2015 年末，中国投入商业运行的核电机组共30台， 总装机容量达到2608万千瓦，但仍较发达国 家差距很大。
2、核能原理

核聚变是两个轻原子核结合在一起释放能量的 反应，主要包括氢的同位素氘（重氢）和氚 （超重氢）聚合，或氘和氘聚合的反应。核聚 变释放出的能量叫核聚变能。
但是，分子间的斥 力作用很大，在常 温状态下不会发生 核反应的！
2、核能原理
核聚变的反应条件：

1、质量轻的原子（主要是指氢的同位素氘和氚） 2、需要在几百万摄氏度到上亿摄氏度的高温下 才能发生，所以又叫热核反应

3、绿色核能

1979年3月，位于美国宾夕法尼亚州的三里 岛核电站发生严重失水事故，放射性裂变产 物泄漏到安全壳内。
1986年4月，前苏联的切尔诺贝利核电站4号 机组发生爆炸，31人当场死亡，8吨多强辐 射物质倾泻而出，污染遍及居住着694.5万 人的15万平方公里地区，320多万人直接遭 受核辐射侵害。
新能源--核能

凡是不涉及到分子变化的过程叫做物理变化， 凡是涉及到分子变化、但是原子并不发生变 化的过程叫做化学变化。在核能出现以前， 人类利用的能源只涉及到物理变化和化学变 化，核能是通过原子核变化释放出的能量。 核能分为核裂变能和核聚变能两种。
1、核能发展
1895年伦琴射线、贝克拉尔和居里夫妇发现天