第三章 新能源材料- 核能材料

岭澳核电站：2×99万KW
(6) 田湾核电站：2×100万KW
田湾核电站工程是依据中俄两国政府协议,在核
能领域进行的高科技合作项目,是列入我国"九五"计
划的重点工程之一。厂址位于江苏省连云港市连云
区田湾，厂区按4台百万千瓦级核电机组规划，并留
有再建2至4台的余地。一期建设2台单机容量106万 千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，设计寿命 40年，年平均负荷因子不低于80％，年发电量为140 亿千瓦时。单台机组的建设工期为62个月, 分别于 2004年和2005年建成投产。
在核电站历史上发生过两次波及厂外的核泄漏 事故，即1986年前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站 事故和1011年日本福岛核电站因地震引起的核泄漏 事故。
切尔诺贝利核电站事故不是必然的、是完全可 以避免的，证明核电是安全的能源。表2所列数据 表明，核电比天然气发电、煤发电、水电更安全。
切尔诺贝利核电站事故简介
千瓦级或更大容量的核电机组，分两到三期建设，首期建设 两台。预计主体工程于 2007 年开工，首期两台机组 2012 年 左右建成投入商业运行。
（3）海阳核电站：烟台海阳市海大辛家镇的冷家庄附近，
距青岛直线距离约108公里，总投资预算为600亿元，设计规 模为6台百万千瓦机组。
6、中国拟建核电站 （4）吉林白山核电站： 初步站址选在靖宇县的赤松和
那尔轰，预计总装机容量400万千瓦，投资近400亿元人民币， 中国电力投资公司将准备投资。
（5）湖南核电站： 初定湖南核电项目一期建设的厂址从
华容和桃源两地进行选择。规划装机600万千瓦，一期工程建 设装机2×100万千瓦，计划在今年内完成初步可行性研究工 作，上报项目建议书。 （6）辽宁红沿河核电站： 位于大连瓦房店市东岗镇，是 国家重点能源建设工程，该工程规划装机总容量600万千瓦， 工程建设工期为6年，估算总投资600亿元。工程全部竣工投产 后，年发电量为525.6亿度。其中，一期工程计划投资260亿元， 规划建设两台百万千瓦级核电机组。一期工程竣工后，年发电 量可满足两个中等城市一年的用电需求。
2、核能发电特点
（5）核资源储量丰富，取之不尽，用之
不竭。
海水中的铀资源极为丰富，1000吨海
水中大约含铀3克，世界各大洋中铀总
含量可达到40多亿吨，可供人类使用
几千万年。（但海水中提取铀现在还很
困难）
二、世界核电发展简介
• 1938年底，科学家首次用中子轰击比较大的原子核， 使其发生 核裂变 ，变成两个中等大小的原子核， 同时释放出巨大的能量。 • 世界上第一座商业化核电站1956年在英国运作； • 经过50余年的核能利用和发展，世界上已有448座核 电机组在运行，核电站容量达到368.4GW，供应全球 电力的16% • 还有56个国家拥有284个研究堆和220个船用核动力 装置。正在建设的核反应堆有30个，计划建设的核反 应堆超过70个 •
第三章 核能材料
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一、核能发电及其特点 二、世界发展核能的形势 三、核电站反应堆 四、核能关键材料
一、核能发电及其优点
1、核能发电原理
利用原子核裂变或核聚变反应释放的能量生产 电能。 原子核裂变反应是指铀-235，钚-239、铀-
233等元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时
释放出中子和大量能量的过程。
秦山二期：2×60万KW
(3) 秦山三期：2×72.8万KW
秦山核电三期工程是国家“九五”重点工程，是
中国和加拿大两国政府迄今为止合作建设的最大项目， 也是我国首座商用重水堆核电站工程。 秦山秦山核电三期工程采用加拿大成熟的坎杜6 型商用核电技术，由加拿大原子能有限公司（ AECL）
总承包，总装机容量为2×72.8万千瓦，设计寿命40
三、核电站反应堆
1、核电站用核反应堆的种类
目前世界各地的核能发电反应堆约有440个，总装机容 量约353,000兆瓦或353千兆瓦。用作商业运行的反应堆主要 包括 :
(1) 压水式反应堆(压水堆) (2) 沸水式反应堆(沸水堆) (3) 重水压水式反应堆(CANDU) (4) 压力管式石墨慢化沸水反应堆(RBMK)
（超高温）和超高压条件下才能进行，单
位质量所释放出来的能量一般为核裂变反
应的4倍以上，能产生更大的破坏作用，
通常又称这种聚变反应为热核反应。
百度文库
战争使用 核能-原子弹
原子弹――根据核裂变的原理制成。属于
不可控制的链式反应的结果.
原子弹的核装药一般为钚-239、铀-235。这 些物质的原子核在热中子轰击下，分裂为两个或 若干个裂片和若干个中子，同时释放出巨大的能 量。新产生的中子又去轰击其它原子核，如此连 续发展下去，核分裂的数量就会急剧增加，形成 链式反应，仅在百分之几秒内就会出现猛烈爆炸， 并放出非常大的能量。1公斤铀释放出的能量相 当于2万吨梯恩梯炸药爆炸时释放出的能量 ！
1、世界核电站概况（截止2002年底）
（1）拥有核电站的国家数： （2）建成并运行的反应堆： （3）总装机容量： （4）核电占总装机容量比： （5）在建核反应堆数： （6）在建机组装机容量：
32个
442座 356 746MW
17% 35座 27 743MW
2、世界各国核电占总发电量的份额（2002年底）
切尔诺贝利核电站事故简介
•切尔诺贝利核污染威胁，要经过漫长的100年，才可能消失。
•从核电站事故至今20年来造成的损失为 2350亿美元 。 • 切尔诺贝利，使四周15万平方公里面积 的地区受到污染。 •已经有55000人死亡，150000人残废。
2、核能发电特点：
(4)经济
从美国、欧洲不同类发电厂每度电的成本来看，核电 与煤发电相当，比水电、燃油发电低。这表明核电的 经济性是好的，是具有竞争力的。
年，平均设计年容量因子85%，参考电厂为韩国月城 核电站3号、4号机组，项目总投资28.80亿美元。
秦山三期：2×72.8万KW
秦山三期：2×72.8万KW
(4) 大亚湾核电站：2×98.4万KW
大亚湾核电站是我国大陆第一座大型商用核电 站，拥有两台98.4万千瓦的压水堆核电机组，1982 年12月国务院批准建设，1985年1月成立广东核电合 营有限公司，1987年8月主体工程开工，1994年5月 全面建成投入商业运行，到2005年已成功实现安全
5、中国已建、在建及核电站简介
秦山一期：1×30万KW
(1) 秦山一期：1×30万KW
秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，
是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理
的30万千瓦压水堆核电站。1985年3月浇灌第一罐核 岛底板混凝土，1991年12月首次并网发电，1994年4 月投入商业运行，1995年7月通过国家验收。它的建 成投产结束了祖国大陆无核电的历史，是我国和平利 用核能的光辉典范，同时也使我国成为继美、英、法、 前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设
能释放出惊人的能量，这就是核 能。
核能可分为三类： （1）裂变能：重元素（如铀、钚等）的原 子核发生分裂时释放出来的能量； （2）聚变能：由轻元素（氘和氚）原子核 发生聚合反应时释放出来的能量； （3）放射能：原子核衰变时放出来的能量。
什么是核裂变、聚变、链式反应？
核聚变反应
这种核聚变反应要在数千万度高温
我国计划到2020年核电装机容量从现在的8 GW 发展到40 GW，核发电将占当时全国总发电量的 4-6 % ；到2050年核电装机容量达到240 GW， 核发电将占当时全国总发电量的20 % ； 俄罗斯计划到2030年在国内新建42-58台核电机 组，使核发电占总发电量的比例从现在的16 %提 高到25 %，并在国外投标建设40-50台核电机 组； 美国计划到2050年新建核电机组100座； 日本计划到2030年新建10座核电机组，使核电装 机容量达到62.86 GW； 韩国计划到2015年新建12座核电机组； 印度计划到2020年核电装机容量达到29 GW，比 现在增加8倍多；到2050年达到275 GW。
运行11周年。
大亚湾核电站：2×98.4万KW
大亚湾核岛内景
大亚湾常规岛内景
(5) 岭澳核电站：2×99万KW
岭澳核电站一期是中国广东核电集团按照国务
院确定的“以核养核，滚动发展”方针，继大亚湾
核电站投产后，在广东地区兴建的第二座大型商用 核电站，是国家“九五”期间批准建设的我国最大 能源项目之一。 岭澳核电站一期拥有两台装机容量为99万千瓦 的压水堆核电机组，主体工程1997年5月开工， 2003年1月建成投入商业运行，2004年7月16日通过 国家竣工验收。
氢 弹――根据核聚变的原理制成。威 力比原子弹还大。
氢弹的结构比原子弹复杂得多，它要装一 个小型原子弹做引爆装置。由于热核材料不受
临界质量限制，氢弹可以制成比原子弹威力大
得多的核武器。现代氢弹威力可以做到几万吨、 几百万吨和几千万吨TNT当量。
氢弹的爆炸
核武器给人类带来伤害
和平使用 核能
核电站--核反应堆
计、建造核电站的国家。
(2) 秦山二期：2×60万KW
秦山核电二期工程，是建设我国自主设计、自主建造、
自主管理、自主运营的首座2× 60万千瓦商用压水堆核电站， 由中国核工业集团公司、国家电力公司华东公司、浙江电力 开发公司、申能（集团）有限公司、江苏投资管理有限责任 公司、安徽能源集团有限公司共同出资兴建，工程总投资为 148亿元人民币。核电站的设计寿命为40年。主体工程于 1996年6月2日开工，经过近6年的建设，第一台机组于2002 年4月15日比计划提前47天投入商业运行。
“人造太阳”发电量够用数亿年，未来的稳态
运行的热核聚堆用于商业运行后，所产生的能 量够人类用数亿年乃至数十亿年。
4. 世界看好今后的核电发展 当前，火电占世界上总发电量的64 % ，但世界上火 电的发展面临很大的压力；从长远来看由于资源短 缺火电作为世界主力能源的地位可能被其他能源所 取代。
核能资源丰富（世界上热中子堆和快中子堆 核电站使用的铀、钍资源可够开采数千年， 热核堆核电站使用的氘、氚资源可够开采几 十亿年），逐渐认识到核电是一种高效、清 洁、安全、经济的能源，其技术发展又有坚 实的基础和明确的计划，现在世界看好今后 的核电发展。
原子的结构
物质是由 分子 组成的，分子是由 原子 组成。原子很小，它的直径不到 1 nm.
原子由 质子 、 电子 、 中子 三种粒子组成。 质子带 正 电荷，电子带 负 电荷， 质子 和 中子 构成原子核。
什么是核能？
质子和中子依靠强大的核力 紧密地
结合在一起，一旦原子核发生分裂（核
裂变）或聚合（核聚变），就可
田湾核电站：2×100万KW
6、中国拟建核电站 （1）岭澳核电站(二期) ： 项目规划建设两台百万千瓦
级压水堆核电机组，采用岭澳核电站一期“翻版加改进”的 技术方案，计划于 2005 年 12 月正式开工， 2010 年和 2011 年两台机组分别建成并投入商业运行。
（2）阳江核电站：位于粤西阳江市，规划建设 6 台百万
1986年4月 26日原苏联 （现乌克兰共 和国境内）的 切尔诺贝利核 电站4号机组 发生严重事故
切尔诺贝利核电站事故简介
切尔诺贝利事故发生的
主要原因是该核电站所采
用的核反应堆（原苏联设
计的石墨慢化、轻水冷却、 堆内沸腾反应堆）存在严
重的设计缺陷。运行人员
执行的实验程序考虑不周 和违反操作规程也是导致 这次事故的原因。
2、核能发电特点：
（1）高效
1克铀-235原子核裂变时，所释放的能量相当于2.5吨
标准煤完全燃烧释放的热量，或相当于1吨石油完全燃
烧所释放的热量。
核电厂和火电厂比较：一座20万千瓦
用100个火车皮运输
煤炭
铀
3000吨/天 1公斤/天
3个火柴盒
2、核能发电特点：（2）清洁
2、核能发电特点： （3）安全
3、核电技术发展方向
核电向更安全方向发展（第三代压水堆核电
站）
核电向铀资源高利用方向发展（快中子堆核
电站）
核电向产生取之不尽、用之不竭能量方 向发展（核聚变核电站）
可控核聚变—“人造太阳”成功放电
根据设计，EAST产 生等离子体最长时间可 达1000秒，温度将超过 1亿度。该装置的建设由 中科院合肥物质科学研 究院等离子体所承担， 历时8年、耗资2亿人民 币