核电技术及其发展-1

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1941年12月2日,由恩利克·费米所领导的研究小组,首次 成功地控制原子分裂的连锁反应,标志着人类正式跨入了 原子时代;
在美国芝加哥大学建成世界上第一座人工的裂变反应堆。
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No.7
世界第一座反应堆
1942年12月2日,世界上第一座反应堆在美国运行
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No.9
纳粹德国的核能技术研究
1939年4月,德国哈塔克建议开展原子弹研究 1940年,实施U工程 德国没成功的原因:
1. 人力物力不济 2. 组织协调不力 3. 人主动性不足 4. 盟军军事打击
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No.10
其他国家的核能技术研究
1942年11月,前苏联开始研究 1947年建堆,1949年8月29日试验成功 前苏联以及后来的英、法、中都花很大的人力、物力研究
核电技术及其发展(一)
哈尔滨工程大学 核科学与技术学院 彭敏俊
2008年8月
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2
No.3
1.1 核物理的发展
1895年,伦琴发现了X射线 1896年,贝克勒尔发现了放射性 1897年,汤姆逊发现了电子 1898年,居里夫人发现了钍、钋, 1902年提炼出镭 1905年,爱因斯坦发表质能关系式 1914年,卢瑟福发现质子 1920年,卢瑟福提出中子假说 1932年,查德威克发现中子,费米开始用中子轰击核素,
X1
X2
k 01n
E
e.g.
235 92
U
01n9306
Kr
核武器 中国1955年起步,2800名科学家,9万4千人科技工作者,
几十万人参与,花费107亿,完成02工程。
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No.11
军用核动力发展历程
1939年,美国开始对舰船核动力装置的可能性进行初步探 讨,二战期间由于集中力量研制原子弹而使研究工作暂时 中断
1941年12月2日,人类首次实现可控核裂变 1946年,美国卡林顿研究所(现橡树岭国家实验室)提出
发现新核素镎
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No.4
卢瑟福的原子结构模型
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No.5
分裂核理论的发现
1939年,哈恩提出分裂核理论, 发现链式反应
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1.吸收、裂变反应,产生中子 2.吸收、生成新核素 3.被其他杂质吸收 4.泄漏
No.6
人类首次实现可控核裂变
一个重核吸收一个中子分裂成两个轻核,同时放出数个 中子和一定的能量。
常用的易裂变核: U-233,U-235 Pu-239,Pu-241
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No.20
U-235核裂变反应式
U-235每次裂变平均 放出2.43个中子。
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235 92
U
01n
No.8
核能的军事应用
1939年3月,费米建议开展原子弹研究 1941年12月6日,美国实施曼哈顿计划 美国组织芝加哥大学、依阿华大学等的科学家,创建研
究基地,分16个分项目,先后1000多名科学工作者和20 万左右的工程技术人员,花费20亿美金研制原子弹。 1945年7月16日试验成功,8月6日、9日用于日本战场。
了以加压水作为冷却剂和慢化剂的压水堆概念 1948年5月1日,美国原子能委员会和美国海军联合宣布了
建造核潜艇的决定 1952年6月,第一座陆上模式堆S1W开始建造,次年5月31
日开始发电,单堆热功率60MW
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No.12
核动力舰船的世界第一
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规模和平利用还尚需时日
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No.17
全超导非圆截面托卡马克
中国新一代热核聚变装置[EAST]
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国际热核实验反应堆[ITER]
No.18
ITER计划背景
1985年,在美、苏首脑的倡议和IAEA的赞同下,一项重 大 国 际 科 技 合 作 计 划 ——“ 国 际 热 核 试 验 堆 (International Thermonuclear Experimental Reactor, 简称ITER)”得以确立,其目标是要建造一个可自持燃 烧的托卡马克聚变实验堆,验证聚变反应堆的工程可行 性,聚变输出功率可达1500兆瓦。
No.13
1.2 核能的来源
爱因斯坦能质定理
E mc2
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释放原子能的两种方法:
核聚变 核裂变
No.14
1.2.1 核聚变(Nuclear fusion)
指由质量小的原子, 主要是指氘或氚,在 一定条件下(如超高 温和高压),发生原 子核互相聚合作用, 生成新的质量更重的 原子核,并伴随着巨 大的能量释放的一种 核反应形式。
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No.15
核聚变的两大优点
核聚变能可为人类提供“取之不尽用之不竭”的能源。 地球上仅在海水中就有45万亿吨氘,1升海水中所含的 氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出 的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂 变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说 是取之不竭的能源。至于氚,虽然自然界中不存在,但 靠中子同锂作用可以产生,而海水中也含有大量锂。
ITER计划独立于IAEA之外,由俄、日、美、欧四方共同 承建,中国作为全权独立成员加入ITER计划。按ITER组 织原则,中国将承担ITER工程总造价46亿美元的10%, 并享受全部知识产权。
2020年4月17日8时46分
No.19
1.2.2 核裂变(Nuclear fission)
又称核分裂,是一个原子核分裂成几个原子核的变化。 一般由重的原子(主要是指铀或钚)分裂成较轻的原子 的一种核反应形式。
核聚变不会产生污染环境的放射性物质。
2020年4月17日8时46分
No.16
核聚变的实现方式
聚变反应需要非常高的温度(上亿摄氏度),以克服两 个带正电的氘核之间的巨大排斥力
目前主要的几种可控核聚变方式: 超声波核聚变 激光约束(惯性约束)核聚变 磁约束核聚变(托卡马克) 目前,实现受控核聚变还存在许多困难,核聚变能的大
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