核电站水化学01 优质课件
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2011年日本福岛核电站核泄漏 德国、瑞士、意大利彻底弃核 美、英、法等继续发展核电 中国？
为什么发展核电？
能源问题：煤、石油、天然气储量有限 环境问题：空气污染、气候温暖化
可用年数
250 200 150 100
50 0
煤
石油
气 天然
铀
核燃料可用年数
轻水堆
高速增值堆
不同发电方式比例
如果激发能不足以使复合核裂变：放出γ光子、α 粒子、质子等，返回基态辐射俘获反应。
中子与物质的相互作用
散射
碰撞
吸收
弹性散射 非弹性散射
减速、失能
复合核
激发能大 激发能小
慢中子 裂变反应 辐射俘获反应
吸收反应
辐射俘获反应
辐射俘获（n, ）：放出光子 发射质子（n, p）：放出质子p 发射粒子（n,）：放出粒子
一束为α 射线，为高速运动的He核，具有+2电 荷；
一束为β 射线，是高速运动的电子流； 一束称射线，是波长极短的电磁波，在磁场中
不发生偏转，呈电中性。
这些由原子核发出的射线统称为核辐射。
中子的衰变
中子由中子源产生。处于自由状态的中子不稳定， 可衰变为质子，同时放出一个β电子和一个反中 微子（与中微子的自旋方向相反）。
中子的慢化或减速：快中子通过物质时，因弹性散射或 非弹性散射损失其能量而成为速度较慢的中子。
吸收反应
中子与原子核碰撞后，被原子核俘获，形成一个 处于激发态的复合核吸收反应。
复合核的激发能等于中子的动能和中子在复合核 中的结合能之和。
如果激发能很大：复合核分裂成两部分（称为裂 变碎片），并以巨大的速度向不同的方向飞去， 同时放出数个中子裂变反应。
超热中子：E>0.4eV，快中子被减速尚未达到 热平衡状态。
共振中子:(1eV<E≤1keV)
中能中子:(1keV<E≤500keV)
快中子:(500keV<E≤10MeV) 高能中子:(E>10MeV)
中子与物质的相互作用
中子不带电荷，它通过物质时，与电子的相互作 用很小，主要是与原于核发生作用。
核电站Leabharlann Baidu化学
华北电力大学 张胜寒
核电向何处去？
核电发展的低谷每次核电事故都导致核电低谷 1954年人类建造第一座核电站
1957年英国温德斯凯尔核电站事件数十年内核电成 为英国的“政治雷区”；
1979年美国三里岛核电站发生严重核泄漏事件30多 年里再没有建新核电站；
1986年切尔诺贝利核电站发生核泄漏大灾难让人们 “谈核色变”德国弃核。
中子裂变（n, f）
原子核反应
核反应由入射粒子轰击原子核靶所产生
A1 Z1
X
a A2
A3
Z2
Z3
bZA44Y
X：靶核，
a：入射粒子，
b：出射粒子，
Y：剩余核，
写成X(a,b)Y反应。如：197Au(n,)198Au
197 79
Au
01n
17998Au
课程主要内容
放射化学基础 核电站概论 压水堆放射性物质的来源 一回路中结构材料的腐蚀与腐蚀产物的行为 腐蚀产物的溶解与沉积 PWR一回路水化学管理 PWR二回路的水化学管理 电厂严重事故后的化学问题
参考书
压水反应堆水化学 核电站水质工程 核化学及核技术应用 反应堆系统水化学 （译文集） 压水堆核电厂的运行 压水堆核电厂化学管理
原子：原子核+核外电子
原子核：质子+中子（n）
核素：具有相同的质子数Z、中子数N的一类原子
A Z
X
如：
14 7
N
,
188O
A：质量数=质子数+中子数（A=Z+N）
Z：原子序数=质子数
也写成：X-A。
指明了X，Z即明确，可以不写。
如：U-235，U-238
核辐射
各种放射性核素放出的射线不是单一的。 镭的放射线可以分成三束：
中子与原子核的相互作用有两类：散射和吸收反 应。
散射分为两种：
非弹性散射：入射中子与原子核作用形成复合核，复合 核放出能量较低的中子。复合核放出中子后如处在激发 态，则会立即放出γ射线而回到基态。散射前后体系的 总动能相等。
弹性散射 ：原子核从中子动能中得到一部分能量而形 成反冲核，中子则失去部分动能且偏离原方向。
冷却水系统核电 海水、直流
二回路： 汽轮机：
火电：积盐、腐蚀 核电？
蒸汽发生器：
火电：结垢、腐蚀 核电：？
一回路： 火电：腐蚀、结渣
核电？
压水反应堆一回路水化学控制的 主要目的
放射场控制：腐蚀产物生成、迁移 燃料安全及性能：
放射性物质泄漏、 燃料性能
腐蚀及腐蚀产物的沉积
中 国 电 力 出 版 社
第一章 海水与海洋环 境及其腐蚀作用
第二章 压水型核反应 堆动力装置和水质对 其的影响
第三章 压水反应堆材 料腐蚀及水化学控制
第四章 核动力装置用 水的水质监测
第五章 纯水与港口纯 水制取
第六章 海水淡化
第一章 放射化学基础
第一节 核裂变
一回路压力边界的完整性：
设备安全、腐蚀
压水反应堆二回路水化学控制的 主要目的
腐蚀
蒸汽发生器： BOP：流动加速腐蚀FAC
碳钢管道、热交换器管中间汽水分离再热器 汽轮机材料的腐蚀、疲劳 凝汽器腐蚀、应力腐蚀、冲刷腐蚀
腐蚀产物的迁移
腐蚀产物自其它部位向蒸汽发生器的迁移及在 蒸汽发生器中的沉积
01n p
半衰期：衰变掉一半中子数所需要的时间。 中子的半衰期为10.80±0.16min。 β的最大能量为0.782MeV
中子的分类
不同能量的中子与其它物质的作用也不同。按能量 的大小，中子分为： 慢中子：（0<E≤1keV)
热中子：与周围介质的原子或分子处于热平衡 状态，能量分布服从Maxwell分布，20℃时的 平均能量为0.025eV。
中国的核电发展前景
能源进口国：铀矿也需进口 环境污染：CO2排放大国 核电的危险与火电的污染：
依靠技术进步保证核电安全 三代动力堆：非能动AP1000，
未来二十年核电发展期
核电与火电的不同点
热源不同锅炉不同 主蒸汽参数不同汽轮机结构不同
压水反应堆核电站
压水堆比沸水堆多 一个回路
为什么发展核电？
能源问题：煤、石油、天然气储量有限 环境问题：空气污染、气候温暖化
可用年数
250 200 150 100
50 0
煤
石油
气 天然
铀
核燃料可用年数
轻水堆
高速增值堆
不同发电方式比例
如果激发能不足以使复合核裂变：放出γ光子、α 粒子、质子等，返回基态辐射俘获反应。
中子与物质的相互作用
散射
碰撞
吸收
弹性散射 非弹性散射
减速、失能
复合核
激发能大 激发能小
慢中子 裂变反应 辐射俘获反应
吸收反应
辐射俘获反应
辐射俘获（n, ）：放出光子 发射质子（n, p）：放出质子p 发射粒子（n,）：放出粒子
一束为α 射线，为高速运动的He核，具有+2电 荷；
一束为β 射线，是高速运动的电子流； 一束称射线，是波长极短的电磁波，在磁场中
不发生偏转，呈电中性。
这些由原子核发出的射线统称为核辐射。
中子的衰变
中子由中子源产生。处于自由状态的中子不稳定， 可衰变为质子，同时放出一个β电子和一个反中 微子（与中微子的自旋方向相反）。
中子的慢化或减速：快中子通过物质时，因弹性散射或 非弹性散射损失其能量而成为速度较慢的中子。
吸收反应
中子与原子核碰撞后，被原子核俘获，形成一个 处于激发态的复合核吸收反应。
复合核的激发能等于中子的动能和中子在复合核 中的结合能之和。
如果激发能很大：复合核分裂成两部分（称为裂 变碎片），并以巨大的速度向不同的方向飞去， 同时放出数个中子裂变反应。
超热中子：E>0.4eV，快中子被减速尚未达到 热平衡状态。
共振中子:(1eV<E≤1keV)
中能中子:(1keV<E≤500keV)
快中子:(500keV<E≤10MeV) 高能中子:(E>10MeV)
中子与物质的相互作用
中子不带电荷，它通过物质时，与电子的相互作 用很小，主要是与原于核发生作用。
核电站Leabharlann Baidu化学
华北电力大学 张胜寒
核电向何处去？
核电发展的低谷每次核电事故都导致核电低谷 1954年人类建造第一座核电站
1957年英国温德斯凯尔核电站事件数十年内核电成 为英国的“政治雷区”；
1979年美国三里岛核电站发生严重核泄漏事件30多 年里再没有建新核电站；
1986年切尔诺贝利核电站发生核泄漏大灾难让人们 “谈核色变”德国弃核。
中子裂变（n, f）
原子核反应
核反应由入射粒子轰击原子核靶所产生
A1 Z1
X
a A2
A3
Z2
Z3
bZA44Y
X：靶核，
a：入射粒子，
b：出射粒子，
Y：剩余核，
写成X(a,b)Y反应。如：197Au(n,)198Au
197 79
Au
01n
17998Au
课程主要内容
放射化学基础 核电站概论 压水堆放射性物质的来源 一回路中结构材料的腐蚀与腐蚀产物的行为 腐蚀产物的溶解与沉积 PWR一回路水化学管理 PWR二回路的水化学管理 电厂严重事故后的化学问题
参考书
压水反应堆水化学 核电站水质工程 核化学及核技术应用 反应堆系统水化学 （译文集） 压水堆核电厂的运行 压水堆核电厂化学管理
原子：原子核+核外电子
原子核：质子+中子（n）
核素：具有相同的质子数Z、中子数N的一类原子
A Z
X
如：
14 7
N
,
188O
A：质量数=质子数+中子数（A=Z+N）
Z：原子序数=质子数
也写成：X-A。
指明了X，Z即明确，可以不写。
如：U-235，U-238
核辐射
各种放射性核素放出的射线不是单一的。 镭的放射线可以分成三束：
中子与原子核的相互作用有两类：散射和吸收反 应。
散射分为两种：
非弹性散射：入射中子与原子核作用形成复合核，复合 核放出能量较低的中子。复合核放出中子后如处在激发 态，则会立即放出γ射线而回到基态。散射前后体系的 总动能相等。
弹性散射 ：原子核从中子动能中得到一部分能量而形 成反冲核，中子则失去部分动能且偏离原方向。
冷却水系统核电 海水、直流
二回路： 汽轮机：
火电：积盐、腐蚀 核电？
蒸汽发生器：
火电：结垢、腐蚀 核电：？
一回路： 火电：腐蚀、结渣
核电？
压水反应堆一回路水化学控制的 主要目的
放射场控制：腐蚀产物生成、迁移 燃料安全及性能：
放射性物质泄漏、 燃料性能
腐蚀及腐蚀产物的沉积
中 国 电 力 出 版 社
第一章 海水与海洋环 境及其腐蚀作用
第二章 压水型核反应 堆动力装置和水质对 其的影响
第三章 压水反应堆材 料腐蚀及水化学控制
第四章 核动力装置用 水的水质监测
第五章 纯水与港口纯 水制取
第六章 海水淡化
第一章 放射化学基础
第一节 核裂变
一回路压力边界的完整性：
设备安全、腐蚀
压水反应堆二回路水化学控制的 主要目的
腐蚀
蒸汽发生器： BOP：流动加速腐蚀FAC
碳钢管道、热交换器管中间汽水分离再热器 汽轮机材料的腐蚀、疲劳 凝汽器腐蚀、应力腐蚀、冲刷腐蚀
腐蚀产物的迁移
腐蚀产物自其它部位向蒸汽发生器的迁移及在 蒸汽发生器中的沉积
01n p
半衰期：衰变掉一半中子数所需要的时间。 中子的半衰期为10.80±0.16min。 β的最大能量为0.782MeV
中子的分类
不同能量的中子与其它物质的作用也不同。按能量 的大小，中子分为： 慢中子：（0<E≤1keV)
热中子：与周围介质的原子或分子处于热平衡 状态，能量分布服从Maxwell分布，20℃时的 平均能量为0.025eV。
中国的核电发展前景
能源进口国：铀矿也需进口 环境污染：CO2排放大国 核电的危险与火电的污染：
依靠技术进步保证核电安全 三代动力堆：非能动AP1000，
未来二十年核电发展期
核电与火电的不同点
热源不同锅炉不同 主蒸汽参数不同汽轮机结构不同
压水反应堆核电站
压水堆比沸水堆多 一个回路