核能发电技术教学课件

核聚变
核聚变(nuclear fusion) 由两个或多个轻核聚合形 成较重核的过程。
热核武器 以聚变反应为基础的核武器
3 1
H
＋
2 1
H
＋ 40
000
000
℃
4 2
He
1 0
n
氢弹就是利用装在其内部 的一个小型铀原子弹爆炸产生 的高温引爆的。
ห้องสมุดไป่ตู้
人工核反应
人工核反应是指原子核受中子、质子、α粒子、重粒 子(例如原子核162 C)等轰击而形成新核的核嬗变过程(nuclear transmutation) 。
1919年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应:
通式为:
14 7
N
24
A1
Z1
X
AZ22a
17 8
O
+
11P
A3
Z3
Y
A4 Z4
b
式中X为靶核，a为入射粒子，Y为产物核，b为出 射粒子，通常简写为A1X(a,b)A3Y。
人工核反应的实现, 使科学家在实验室合成已
知元素的新核素和新的化学元素成为可能 。
3. 费米提出链式反应概念。
4. 1939年9月1日，第二次世界大战正式打响
核能开发的历史进程
1. 1933年，爱因斯坦移居美国 2. 1938年，费米逃往美国 3. 德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、哈恩、
盖革 4. 1933年，匈牙利物理学家齐拉德（1898－1964）已经意
识到核能的开发可能用于军事 5. 1935年，建议物理学家暂缓发表研究成果 6. 1939年，玻尔认为核能利用为时尚早 7. 1939年，说服美国政府抢在德国之前抓紧研制原子弹。爱
核能开发的历史进程
1. 核军备竞赛：盟国之争 2. 45年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹 3. 1949年8月，苏联成功地进行了核实验 4. 1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹 5. 1953年8月，苏联研制氢弹成功 6. 1952年10月3日，英国研制成功原子弹 7. 1960年2月13日，法国研制成功钚弹 8. 1964年10月16日，中国试爆成功原子弹
个太阳都亮。 6. 曼哈顿工程：动员50万人，耗费22亿美元，占用全国三分
之一的电力
核能开发的历史进程
1. 1944年底，盟军的特工小组已经发现德国造不出原子弹 2. 科学家的犹豫：
继续干吗？缺乏政治和道义上的支持 不干吗？不符合现代科学技术的精神 好的理由：应该让全人类知道它的威力 3. 齐拉德、爱因斯坦的态度 4. 1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；8月9日，钚弹胖子 投在长崎
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生 的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成所谓的自持 链反应(self-sustaining chain reaction)。
第二次世界大战结束后，科学家迅速将 原子能的利用转向和平用途。
前苏联于1954建成 世界上第一座核电 站；至今已有30多 个国家和地区的400 多座核电站处在运 行之中。 右图列出 1995年一些国家核 电占各自总电力的 百分率。
核能
核能发电示意图
核能
英国的原子能发电站
核能
秦山核电站
一、核能开发的历史进程
1. 1919年，英国卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，使其嬗 变成氧原子。
2. 1932年，查得威克发现中子 3. 1934年，法国约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝，产
生了一个磷的同位素，但很快放出正电子蜕变为硅。 4. 卢瑟福（1933）和爱因斯坦（1935）均没有意识到
n
13572Te ＋
97 40
Zr
＋ 2 01n
142 56
B
a
＋
91 36
Kr
＋
3
1 0
n
足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临
界质量(critical mass)。 铀-235 的临界质量约为 1
kg，质量超过1 kg 则发生爆炸。
任何有核反应 堆的国家都不难得 到爆炸级的裂变材 料，原子弹的基本 设计又如此简单， 从而为防止核武器 扩散带来了困难。
我国科学家合成的19种新核素：
185Hf(1992)、208Hg(1992)、 237Th(1993)、239Pa(1995)、 175Er(1996)、235Am(1996)、 135Gd(1996)、121Ce(1997)、 186Hf(1998)、209Hg(1998)、 238Th(1999)、125Nd(1999)、 128Pm(1999)、129Sm(1999)、 139Dy(1999)、139Tb(1999)和 137Gd(1999)。
因斯坦、萨克斯、罗斯福
核能开发的历史进程
1. 1940年，美国政府正式大量拨款，启动“曼哈顿工程”， 格罗夫斯将军为行政首脑
2. 1941年12月－1942年12月，费米在芝加哥研制原子反应 堆
3. 铀235、钚239的提纯 4. 1943年1月－1945年7月。奥本海默在新墨西哥州的洛斯阿
拉莫斯主持原子弹研制。 5. 7月16日凌晨5时30分，第一颗铀原子弹试爆成功。比一千
原子能的实际利用近在眼前。
核能开发的历史进程 1. 1934年，意大利物理学家费米用中子轰击原子核，并发现通
过石蜡减速之后的慢中子，裂核能力更强。费米因此获38年 诺贝尔物理奖。
2. 1938年，德国哈恩发现铀嬗变后出现的新元素与铀相距甚远。 奥地利女物理学家迈特纳提出核裂变猜想，以解释铀实验。 并称裂变过程要放出大量能量。
系统发挥作用，后果不严重 6. 核聚变
二、核能与核能利用
核裂变
核裂变(nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普通的核武器
和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。
铀-235的裂变与核武器
素的 元 种 35
200 多种同 位素
爆 发生链反应 炸
235 92
U
＋ 01n
235 92
U
＋
1 0
成都理工大学工程技术学院 自动化工程系电气教研室
雷永锋
1. 核能开发的历史进程 2. 核能与核能利用 3. 我国的核能事业
核能
原子弹爆炸
核能
1千克铀的原子核所释放出来的热量，大约相当于3570吨 （3570000千克）煤燃烧时所放出的热量。 建造一座发电量为100万千瓦的电站，如果是核电站，每 年需要补充的核燃料为30吨，六辆解放牌载重汽车就可运 进。如果是烧煤的火力电站，每年要消耗300多万吨煤。 运输这些煤炭，平均每天要开三列火车，每列火车挂40节 车皮；或是每天要开一艘万吨级的轮船。
核能开发的历史进程
1. 1公斤核燃料相当于2500吨煤 2. 1954年，苏联建成第一座小型原子能电站；1956（英
国），1957（美国） 3. 核电站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕 4. 1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸。
人为造成三道安全措施无效 5. 1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故，由于多重安全