先进能源技术

重点开展多功能次临界包层工作机理研究与关键技术发展。
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目录
一、氢能与燃料电池的特点及发展史 二、氢能与燃料电池的产业的现状
三、氢能与燃料电池技术的前景
氢能及燃料电池技术
１８５４年美国打出了世界上第 一口油井，曾在数千年的人类史中 闪烁着零星火光的黑色液体，终于 点燃了的石油工业。仅仅一百年之 后，由石油和煤支撑起的现代文明 社会，已经清楚地察觉文明之下的 危机 氢能和燃料电池有助于解决能源 安全和环境问题，因此氢作为载能 体逐渐替代石油是人们提出的“后 石油时代”移动能源的解决方案之 一。近10年来，燃料电池技术得到 全球的高度重视，由此逐渐形成了 一个新兴的产业。
全球燃料电池产业发展的特点
燃料电池能将燃料的化学能直接转化为 电能 燃料电池广泛应用于生活的各方面：笔 记本、汽车
燃料电池作为继火电、水电、核电之后 的第四代发电方式，被誉为21世纪清洁、 高效的动力源，受到人们广泛的关注， 燃料电池技术也在飞速地发展。
氢能及燃料电池技术的前景
氢是宇宙中最常见的元素
磁约束核聚变
亢兴全
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什么是磁约束？
磁约束就是用磁场来 约束等离子体中的带 电粒子使其不逃逸的 方法
一种方法是在恒定均匀磁场 区域的每一端增加磁场强度 这样就形成了一个“磁瓶”
另一种方法是使磁力线弯曲成环 形，磁场没有终端，带电粒子沿 着磁力线做环形运动，也就被约 束住了。
铀-235 （弃）
atom
快中子反应堆-特点
一、 动态参数快堆与热堆相比，堆芯富集度高 二、 毒物效应在快堆中，热中子几乎是不存在的 三、 反应性控制由于快堆采用钠作冷却剂 仪表效率核测仪表均为对热中子敏感
一、钠为冷却剂带来的影响
快中子反应堆-影响
气
Title 水 in here
空
钠容易被活化，一次钠系统带 有较强的放射性。加大了电厂 系统的时间常数，使得全厂的 协调控制难度增加。
中到大 规模核 电站
管理高放射性废 弃物，尤其在管 理钚和其他锕系 元素方面
即功率为150～ 500兆瓦，燃料用 铀-钚-次锕系元 素-锆合金
即功率为500～1 500兆瓦，使用铀 -钚氧化物燃料
超高温气冷堆系统
石墨慢化 氦冷堆
参考堆采 用600兆 瓦堆芯
VHTR系统 提供热量
采用铀/钚 燃料循环
氢能来源于水，燃烧后又还原成水。
燃料电池作为继火电、水电、核电 之后的第四代发电方式
氢能与燃料电池利用率高 是二十一世纪的新能源
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快中子堆技术
陈翰林
快中子反应堆技术
快中子反应堆-简介 快中子反应堆-原理
快中子反应堆-特点
快中子反应堆-影响 快中子反应堆-发展
和发展。
科研领域
1.主要开展等离子体物理与磁 约束核聚变 2. “稳态先进磁约束反应堆模 式”为目标，研究高效、安全、 洁净的反应堆 3.未来新能源、空间推进技术、 电磁干扰、新材料、环境保护 等方面做出创造性的工作。
功能定位
利用具有优势和特色的超导稳态磁场研究成果， 建立一种自洽的、可行的、具体的先进模式的科学基础
什么是分布式供能技术？
分布式（冷）热电联产系统 1978年--美国在《公共事业管理政策法》 基于冷、热、电三联产技术，将能量按照 能级高低不同，配送到对应需要的耗能场合， 这种供能方式称之为分布式供能。
分布式供能技术 传统的供能方式
大机组、大电厂和大电网
分布式供能技术
传统的供能方式
分布式供能具有以下优势：
铅合金液态金属冷却快堆系统
闭式燃料循环
控制锕系 元素
可转换铀
金属或氮 化物
熔盐反应堆系统
燃料
锕系元素 功率
•燃料是钠、锆和氟化铀的循 环液体混合物
•可降低对压力容器和管道的 压力 •功率水平为1000兆瓦，冷却 剂出口温度700～800℃，热 效率高
液态钠冷却快堆系统
SFR 系统
中等规 模核电 站
1.能源利用率高,可达80%～90%； 2.经济性好，一般投资回收期在4～6年； 3.环境友好，系统CO2排放仅为传统能源系统 的30%～50%； 4.缓解电力高峰负荷； 5.提高供电安全性。
第四代核能系统
刘宇翔
核电站的分代标志
一代 轻水堆核电站
二代 大型商用核电站
三代 采用标准化、最佳化设计和安全性更高 的非能动安全系统
氢是宇宙中分布最广泛的物质，它 构成了宇宙质量的75%，因此氢能被 称为人类的终极能源。水是氢的大 “仓库”，如把海水中的氢全部提 取出来，将是地球上所有化石燃料 热量的9000 倍。
氢能在二十一世纪有可能在世 界能源舞台上成为一种举足轻 重的二次能源。它是一种极为 优越的新能源，不仅释放能量 高而且安全环保!
剧烈燃烧 Title in here
墟芯裸露
二、堆芯自身带来的影响
快中子 堆
墟芯温度变化限制变得突 出，因为快速的温度变化 对结构材料很不利 堆芯压力、失压后，冷却 剂大量蒸发，可能出现堆 芯课露的危险
快中子反应堆-发展现状
1967
1974
1984
2010
法国建成了一座实验 反应堆 25万千瓦的快中子反 应堆投入运行
。
.
用电流产生磁场，目标是实 现全超导，产生更强的电流， 更强的磁场
磁约束核聚变国家实验室
功能定位
单位概况
科研领域
.
单位概况
我国聚变研究开始于1950年代，几乎与国际上的进 展同步， 从1950年代初期开始，美国、英国、 苏联等国
就积极进行这方面的研究工作。
磁约束核聚变国家实验室依托中国 科学院合肥 物质科学研究院、西南核物理研究 院共同建设
O2
H2
H2O
应用范围广 适合于一切需要燃气的地方
燃料电池
燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出 的能量，直接将其变换为电能
燃料的氧化过程 氧化剂的还原过程
化学能
2H2+O2---H2O
电能
这一反应的实质是氢的燃烧反应
直接甲醇燃料电池，氢氧燃料电池，固体氧化物燃料电池
全球氢能产业发展的特点
、建成了120万千瓦的大
型商业快堆核电站 自主研发的中国第一座快中子反应堆 展望未来
快中子反应堆-简介
快中子反应堆：是指没有中子慢化剂的核裂变反应堆
快中子
核裂变反应堆
快中子
裂变产生的高速中子
核裂变 反应堆
原子核 热中子
热中子
速度较慢的中子
较轻的原子核构成的中子 慢化剂
原子核
快中子反应堆-原理
钚-239 （燃料.）
aHale Waihona Puke Baiduom
外 围 ..
堆心
铀-238 (放置)
atom
钚-239产生裂变反应时放 出来的快中子，被装在外 围再生区的铀-238吸收， 铀-238就会很快变成钚239。这样，钚-239裂变， 在产生能量的同时，又不 断地将铀-238变成可用燃 料钚-239。
——新能源之星
氢能
氢能既是氢与氧反应所释放出的能量
安全环保 自动再生 热能集中 高温高能 即产即用
燃烧产物仅为水，不污染环境 氢能来源于水，燃烧后又还原成水。 氢氧焰火焰挺直，热损失小， 利用效率高 1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油 的三倍 氢氧机按照用户设定的按需供气， 不贮存气体
四代 待开发的经济性高、安全性好、废物产 生量小，并能防止核扩散
第四代核电站的开发目标
提高安全性、可靠性 提高经济性 防止核扩散
气冷快堆系统
采用闭式燃料 循环 燃料可选择复合陶瓷燃料
气冷快堆系统
循环氦气轮机 发电
采用直接循环氦气轮机发电，或采用 其工艺热进行氢的热化学生产
中子谱
其快中子谱还能利用现有的裂变材料 和可转换材料（包括贫铀）