现代科技概论与知识产权 第9章

2.从能源的利用状况看
常规能源 新能源
3.从能源原有形态是否改变来看
一次能源 二次能源
可再生能源
4.从能源是否能循环再生看
不可再生能源
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第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
一、能源概述
•
3．我国能源利用的现状和特点
• (1)我国能源现状：水力资源蕴藏量为6.76亿千瓦
指后者，用来进行核裂变反应并连续释放能量的物
质，称核裂变燃料。铀 = 铀238（99.28%）+ 铀235（0.714%）+ 铀234（0.006%）。如果 核裂变反应中产生的中子再引起其它的铀核裂变，
就可使核裂变反应不断地进行下去，称为“链式反
应”。链式反应的速度极快，两次反应间隔时间只
有2x10-14秒。在链式反应中，后一代中子数与前 一代中子数之比称为倍增系数（k）。
• 太阳能利用涉及多项技术问题，具有共性的技术是
• 高温气冷堆是利用气体冷却的另一种反应堆。其侵
化剂采用对中子慢化性能优良的石墨，冷却剂采用 传导效率良好的氦气。
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
三、核电技术
• 3．核裂变反应
• 核裂变反应是指一个重原子核分裂成2个较轻的新
原子核的过程，有自发和诱导两种，一般的核裂变
第二节 核能利用新技术
一、核能概述
• 二、核电站 • 三、核电技术 • 四、核能技术的发展趋势
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
一、核能概述
• 1．核能 • 核能又称原子能或原子核能，是原子核结构发生变
化时发出的能量。
• 2．核能的来源 • 使原子核内蕴藏的巨大能量释放出来，主要有两种
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
三、核电技术
• 核电技术包括：核反应堆技术、核裂变与核聚变技
术，还包括核电安全技术和核电控制技术等。
• 1．快中子增殖反应堆 • 快中子增殖型核反应堆，又称“快堆”，是第二代
核反应堆。具有：提高了核燃料利用率、核能利用 范围可进一步扩展、核能的安全性进一步得到改进 等特点。
第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
四、核能技术的发展趋势
• 目前，美国、俄国、欧洲、日本、中国等国家正在
进一步大力投资设计建造大型聚变实验装置和加紧 研究开发，主要集中在磁约束核聚变和惯性约束核 聚变两条技术路线。
• 我国未来核聚变能技术研究开发重点是与快中子堆
建造相关的技术，计划首先建成65MW实验快堆、 其次是建成热功率600MW原型钠冷快堆，第三是 在2025年前建成2500MW示范快堆，实现快堆核 能系统的闭合循环，提高铀资源利用率60倍。
(可开发量为3.79亿千瓦)，相当于世界水力资源量的 12%，列世界首位；煤炭保有资源量10345亿吨， 剩余控明可采储量约占世界的13%，列世界第三位 (次于俄美)；石油和天然气储量巨大，开发前景良好。
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第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
一、能源概述
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
三、核电技术
• 2．低温核供热堆和高温气冷堆 • 低温核供热堆是一种采用较低温度压力（1000℃、
1471－1961千帕）的气冷反应堆。它只生产低压 蒸汽和热水而不发电，具有很好的固有安全性和使 用核燃料较广泛的优点。
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第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
二、新能源概述
• 4．国际新能源现状 • 近年来，煤炭、石油、天然气等化石燃料价格随着
消耗量的增加而逐年上涨，而且燃烧化石燃料所释 放的二氧化碳及其他污染物带来的温室效应已不容 低估，在此情况下，新能源的开发和应用已受到前 所未有的重视。
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原子弹：
第九章 新能源技术
利用铀、钚原子核的自持核裂变链式反应原理制 成的武器
自持核裂变链式反应：不需外界干预，自身可持续进行的核裂变链 式反应。
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第九章 新能源技术
重核的裂变
裂变
原子弹爆炸
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
三、核电技术
• 5．受控核聚变技术 • “受控核聚变”四大优点：质能比高、原料足、清
洁、安全性高。
• 6. 受控核聚变具备的四个基本条件 • 超高温、高密度、约束时间长和保持干净。
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
二、核电站
• 1．核电站概述 • 将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电
能的系统和设施，称为核电站。反应堆是核电站的 关键设备，链式裂变反应就在其中进行。
• 2．核电站的优势和劣势 • (1)核电站的优势：运行成本低、寿命长、机组利
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第九章 新能源技术
• 本章共七节
•
第一节 能源与新能源
•
第二节 核能利用新技术
•
第三节 太阳能利用新技术
•
第四节 风能利用新技术
•
第五节 生物质能利用新技术
•
第六节 地热能、氢能、海洋能利用技术
•
Baidu Nhomakorabea思考题
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第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
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第九章 新能源技术
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第九章 新能源技术
钱三强（19131992）他主要从事 原子核物理学的研 究，是中国原子能 科学事业创始人， 被誉为“中国原子 弹之父”。
邓稼先（1924-1986）
郭永怀（1909～ 1968）中国空气动 力学家
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
三、核电技术
• 4．核聚变反应 • 核聚变的基本原理是把两种较轻的原子核聚集在一
起，在超高温超高压等特定条件下聚合成一种较重 的原子核，在这种核聚变中，原子核会失去一部分 质量，与此同时释放出巨大能量来，这就是“核聚 变反应”。因为这种反应是在极高温度下才能进行， 所以又称为“热核反应”。
方法：核裂变、核聚变。
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第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
一、核能概述
• 3．核能的开发及利用 • 20世纪初发现原子核内蕴藏着巨大的核能是人类历
史上划时代的重大成就，核能的开发利用，特别是 和平利用的实现，标志着人类改造自然的能力进入 了一个新的阶段。
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第九章 新能源技术
• 证明原子的存在、推出
E=mc2公式到原子弹爆 炸，爱因斯坦的理论与 现实很近很近。1939年 8月，爱因斯坦曾致函 罗斯福总统，建议美国 开展对原子核的研究， 担忧德国法西斯可能制 造原子弹。随之美国有 了研制原子弹的“曼哈 顿计划”。但是，爱因 斯坦并未参与其中。他 的理论被广泛应用。
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第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
二、新能源概述
• 5．我国新能源规划 • 根据我国新能源规划：到2020年，新能源发电的
总装机容量将达到约121GW，占全国总电力装机 容量的12%。
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第九章 新能源技术
•
3．我国能源利用的现状和特点
• (2)我国能源特点：总量储备丰富，但人均能源资源
拥有量较低；能源资源分布不均衡，集中程度较高； 能源结构不良，煤炭依存度高；石油对外依存度大， 影响国家能源安全；产用逆向配置，输送任务艰巨； 电能消费偏低，结构有待优化；单位能耗过高，使用 效率低下；开发难度较大，使用成本提高。
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第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
二、新能源概述
• 2．新能源分类 • (1)采用现代先进技术研制开发的新的能源类型，
如核聚变等。
• (2)采用现代先进技术加以重新开发和广泛利用的
古老能源，如太阳能、风能、海洋能等。
• 3．新能源特点 • 就地取材、安全洁净、可以再生、直接利用。
第九章 新能源技术
• 内容提要：本章首先介绍了能源、能源分类、我国能源
利用的现状和特点；介绍了新能源、新能源分类、新能 源特点和我国新能源规划；然后介绍了核能、太阳能、 风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能七大新能源； 最后介绍了节能新技术。
• 本章重点：新能源和核能、太阳能、风能、生物质能 。
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第九章 新能源技术
我国能源结构 现代科技概论与知识产权
P6 2020/8/12
第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
一、能源概述
•
２．能源分类
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P7 2020/8/12
第九章 新能源技术
1.从能源的形成和来源来看
来自太阳 来自地球内部 来自核反应 来自天体之间的引力
• 一、光—热转换利用技术 • 二、太阳能光―电转换技术 • 三、太阳能光—化学转换技术
四、我国太阳能开发现状和前景
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P38 2020/8/12
第九章 新能源技术
第三节 太阳能利用新技术
• 太阳能是由太阳内部热核反应所释放出的光能、热
能及辐射能量。它每天辐射到地球上的能量达 1813亿吨标准煤，相当于全世界年需要能量总和 的5000倍，是地球上最大的能源。太阳能既是一 次能源，又是可再生能源。太阳能是一种资源丰富， 不需要运输，又不会污染环境的最佳自然能源。可 以说，开发利用太阳能是一种最有前途的新能源技 术。
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第九章 新能源技术
原子弹爆炸
冲击波
光辐射
核电磁脉冲
现代科技概论与知识产权
P31 2020/8/12
第九章 新能源技术
早期核辐射
放射性沾染
现代科技概论与知识产权
P32 2020/8/12
第九章 新能源技术
1964年10月16日，在中国 西部戈壁大漠的上空升起 了壮丽的蘑菇云，我国第 一颗原子弹爆炸成功。它 向世界宣告，中国独立自 主地掌握了核技术，它意 味着中国不仅树立了国防 尖端科技的丰碑，更铸就 了国家安全和大国地位的 基石。
• 一、能源概述 • 二、新能源概述
•
现代科技概论与知识产权
P3 2020/8/12
第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
一、能源概述
•
1．能源定义
•
能源是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然
•
资源。
•
现代科技概论与知识产权
P4 2020/8/12
第九章 新能源技术
我国和世界的能源消耗 现代科技概论与知识产权
用小时数高。
• (2)核电站的劣势：建设周期长、投资巨大。
现代科技概论与知识产权
P18 2020/8/12
第九章 新能源技术
第二节 核能利用新技术
• 二、核电站 • 3．核电站的安全性 • 核能主要用于发电，核电站具有耗费低、污染少、
相对安全性强的优点。一般来说，如果防范措施得 当，核电站是很安全的。核电站一旦发生问题，就 会带来巨大危害。
大亚湾核电站 现代科技概论与知识产权
P35 2020/8/12
第九章 新能源技术
浙江秦山核电站全景
秦山三期核电站一号气轮机组
现代科技概论与知识产权
P36 2020/8/12
第九章 新能源技术
在广岛上空投放原子弹 现代科技概论与知识产权
P37 2020/8/12
第九章 新能源技术
第三节 太阳能利用新技术
现代科技概论与知识产权
P33 2020/8/12
第九章 新能源技术
1967年6月17日，在我国西部地区成功地爆炸了第一颗氢弹。 这次试验是中国继第一颗原子弹爆炸成功后，在核武器发展 方面的又一次飞跃，标志着中国核武器的发展进入了一个新 阶段。
现代科技概论与知识产权
P34 2020/8/12
第九章 新能源技术
现代科技概论与知识产权
P10 2020/8/12
第九章 新能源技术
第一节 能源和新能源
二、新能源概述
• 1．新能源 • 新能源是相对于常规能源而言的，是指目前尚未被
人类大规模利用的，有待于随着科学技术和新的方 法的发展，才能得以大规模广泛利用的新型能源。 包括核能、太阳能、风能、生物质能、海洋能、地 热能和氢能等。