核能及其材料精选PPT

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核燃料
1) 裂变核燃料:铀235、铀238和钚239是能发生核裂变的核燃料，又 称裂变核燃料。其中铀235存在于自然界，而铀233、钚239则是钍 232和铀238吸收中子后分别形成的人工核素。从广义上说，钍232和 铀238也是核燃料。已经大量建造的核反应堆使用的是裂变核燃料铀 235和钚239。
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核反应形式—核聚变—氘氚原子核的聚变反应
氢弹是利用氘氚原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量起杀伤破坏作 用，正在研究可控热核聚变反应装置也是应用这一基本原理，它与氢弹 的最大不同是，其释放能量是可以被控制的。
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核反应形式—核裂变
重核裂变是指一个重原子核，分裂成两个或多个中等原子量的原子核， 引起链式反应，从而释放出巨大 重核裂变的链式反应的能量。
优点：密度高（>18g/cm3），导热率高（相对于UO2），工艺性能好， 易于加工成型，导热性好，但使用温度低于450oC，铀的核密度高， 导热性能好。缺点是燃料的工作温度低化学活性强，
放出α粒子的衰变叫做α衰变；放出β粒子的衰变叫做β衰变。
地热来源主要是地球内部长寿命放射性元素（主要是铀238 、铀235 、 钍232 和钾40等）衰变产生的热能。地热是一种取之不尽、洁净的能源。 现在，世界上许多国家已利用地热取暖、育种、发电等。
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核反应形式—核聚变
轻核聚变是指在高温下(几百万度以上)两个质量较小的原子核结合成质 量较大的新核并放出大量能量的过程，也称热核反应。由于原子核间有 很强的静电排斥力，因此在一般的温度和压力下，很难发生聚变反应。 核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，故称为"热核聚变反应"。 相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原 料可取自海水，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。
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核能发电
核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁所产生的热，将水加热成高温高 压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。与火力发电极其相 似。 核能发电的能量来自核反应堆中核燃料进行裂变反应所释放的裂变能。
能量转化过程： 核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能
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核裂变、核聚变是两条主要途径。聚变反应放出的核能较裂变反应 大很多。
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核反应形式—核衰变
在目前人类发现的两千多种原子核中，绝大多数的原子核是不稳定的， 它们在自发的、缓慢的变成新核的过程中放出能量。地球内部巨大的热 能就是地球在漫长的演化过程中，由岩石中所含的铀U、钍Th、镭Ra等 放射性元素衰变中释放的能量积累而来。
2）聚变核燃料:氘和氚是能发生核聚变的核燃料，又称聚变核燃料。 氘存在于自然界，氚是锂6吸收中子后形成的人工核素。核燃料在核 反应堆中“燃烧”时产生的能量远大于化石燃料，1千克铀235完全裂 变时产生的能量约相当于2500吨煤。
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核燃料的分类
固体燃料金属型、弥散型燃料、陶瓷型、
目前常用核燃料，根据堆型不同形式不同
液体燃料溶液(或悬浮液)、液态金属和熔盐
其设计特点是：将燃料、冷却剂和慢化剂溶合在一起，在早期反应堆 发展初期被研究，未发展为实用动力燃料。
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核燃料分类
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核燃料—固体核燃料—金属型燃料
金属型 直接使用纯铀金属
铀是一种致密的、具有中等硬度的银白色金属，熔点1133℃，在熔点 以下有三种同素异构体
核能及其燃料
1.核能
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核能是不可再生能源。 核能是可持续发展的能源。
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什么是核能（ nuclear energy）
核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合爱因斯 坦的质能方程E=mc²。
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核反应形式
1）核衰变：指原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化过程。 2）核裂变：指重核分裂成两个或几个质量相差不大的部分的过程。 3）核聚变：指较轻原子核聚合成较重原子核的核反应过程。
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各国核电份额
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国内外核电现状
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2.核燃料
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核燃料（nuclear fuel）
核燃料可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。主 要是铀-235、钚-239、铀-233等重元素。自然界天然存在的易于裂变 的材料只有Ｕ-235，它在天然铀中的含量仅有0.711％，另外两种同 位素Ｕ-238和Ｕ-234各占99.238％和0.0058％，后两种均不易裂变。 另外两种利用反应堆或加速器生产出来的裂变材料Ｕ-233和Pu-239。 用这些裂变材料制成金属、金属合金、氧化物、碳化物等形式作 为反应堆的燃料。
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核能发电的特点
优点
1．核能发电不会造成空气污染，不会产生加重地球温室效应的二 氧化碳。
2 ．燃料储量丰富。核裂变的主要燃料铀和钍的储量分别约为490 万吨和275万吨，足可以用到聚变能时代。轻核聚变的燃料是氘和锂， 地球上海水中有40多万亿吨氘，地球上的锂储量有2000多亿吨，锂 可用来制造氚，足够人类在聚变能时代使用。
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核能的应用
军事上，核能可作为核武器，并用于航空母舰、核潜艇等的动力源。 经济上，核能可以替代化石燃料，用于发电。 核医学：可以作为放射源应用于医疗，核能由于其放射性， 核技术在
治疗恶性肿瘤上得到广泛应用，在放射治疗中，快中子治癌也取得了 好的效果。 核农学：主要研究领域是辐射遗传和育种学、放射生物学、辐照保藏 技术、示踪原子应用还可以为城市供热等。
3 ．核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使 用的燃料体积小，运输与储存都很方便。
4．核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低发电成本较其他 发电方法为稳定。
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核能发电
缺点
1．核能电厂会产生高低阶放射性废料，同时核电厂的反 应器内有大量的放射性物质，对生态及民众造成伤害。 2．核能发电厂热效率较低，故核能电厂的热污染较严重。 3．核能电厂投资成本太大。 4．兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。