新能源--核能

反应堆简介
4.气冷堆 ( Gas Cooled Reactor ) 气冷堆是以石墨作为慢化剂，
二氧化碳或氦气作为冷却的反应堆。 5.钠冷快堆( Sodium Cooled Fast Reactor)
1)实现核燃料增殖。
2)核燃料裂变主要由快中子引起，堆内不需要慢化剂，堆 芯有害吸收减少，转换比增大。
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。
4. 卢瑟福（1933）和爱因斯坦（1935）均没 有意识到原子能的实际利用近在眼前。
核能的历史
Pierre Curie
1898年, 法国物理学家
Pierre Curie和他的妻子
Maria Sklodowska-
Curie 在沥青铀矿中发现了铀 矿石，并发现其中有一 种物质可以放射出大量 的放射线，这种物质就
吸收截面大低富集度加浓铀 c.一回路冷却剂压力一般为15.5MPa d.压水堆核电站有放射性的一回路和二回路系统
分开，放射性冷却剂不会进入二污染二回路设 备，运行和维护方便，需要处理的废气、废水、 废物量较少。
反应堆简介
2.沸水堆 ( Boiling Water Reactor)
BWR与PWR同属于轻水堆,在设计上有许多相同 点:
力，核发电量占全球 总电力生产量的16% 左右。
国家
法国(French) 美国(USA)
核电占各国总发 电量的比例
75%
20%
英国(Britain)
18%
中国(China)大陆
2%
加拿大(Canada)
15%
比利时( Belgium )
52%
日本(Japan)
29%
核能的和平利用－核电站
核能
内能
机械能
核能
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 4.未来世界发展核能的必要性
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。
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。
目前，世界各地共有 436座反应堆在运行， 生产大约370亿瓦的电
被称为镭。
Marie Curie, Sklodowska
核能开发的历史进程
5. 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。
6. 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。
7. 费米提出链式反应概念。 8. 1939年9月1日，第二次世界大战正式打响。
广岛市和长崎的核爆炸。
图片拍摄于长崎爆炸时的广场上。
核军备竞赛：盟国之争
1. 1945年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹 2. 1949年8月，苏联成功地进行了核实验 3. 1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹 4. 1953年8月，苏联研制氢弹成功 5. 1952年10月3日，英国研制成功原子弹 6. 1960年2月13日，法国研制成功钚弹 7. 1964年10月16日，中国试爆成功原子弹
二、核能与核能利用
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， 由于多重安全系统发挥作用，ar fusion) 由两个或多个轻核聚合形 成较重核的过程。
3)使用传热能力强而慢化能力小的钠为冷却剂。
反应堆简介
第四代反应堆:
气冷快堆 GFR (Gas Cooled Fast Reactor) 铅冷快堆 LFR (Lead Cooled Fast Reactor) 熔盐堆 MSR (Molten Salt Reactor) 超临界水冷堆 SCWR (Supercritical Water Cooled Reactor) 超高温堆 VHTR (Very High Temperature Reactor)
a.以轻水作为冷却剂和慢化剂 b.用富集度为3-4%的低加浓铀做燃料 c.堆芯在一个压力壳内，裂变能转化为热能， 产生蒸汽推动汽轮机发电
反应堆简介
3.重水堆 ( Heavy Water Reactor) 以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷却剂。
代表性重水堆核电厂: CANDU(CANadian Deuterium Uranium Reactor) ACR-1000(Advanced CANDU Reactor)
电能
核反应堆-核电站的核心
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)。
反应堆简介
1.压水堆 (Pressurized Water Reactor)
总体特点 a.以净化的普通水作冷却剂和慢化剂 b.轻水慢化性能好堆芯较小
6. 核聚变
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
发生链反应
爆 炸
235 92
U
＋ 01n
235 92
U
＋
1 0
n
13572Te ＋
97 40
Zr
＋ 2 01n