核动力工程与辐射科学（上2原子与原子核能）(可编辑).docVIP

核动力工程与辐射科学（上2原子与原子核能） 谢谢大家 易裂变核燃料 复合核从变形到分裂需要能量所需的最小能量称为裂变临界能量相对而言重核的裂变临界能量小我们从前面的介绍已知中子进入原子核后因为与其它核子紧密结合而放出多余的结合能该结合能正好可以作为裂变所需的能量因此如果入射中子的结合能大于复合核的裂变临界能则该核易裂变表21列举了几种核素的临界能量和俘获中子后的结合能从表中可以看出对于核素铀-235铀-233和钚-239入射中子的结合能大于复合核的临界裂变能因此俘获一个中子足于提供复合核裂变的激发能而引起裂变这种核为易裂变核其它核素要发生裂变除非俘获的中子带有足够大的动能表中的铀-238和钍-232需要动能为1兆电子伏以上的中子才可能发生裂变我们把易裂变核称为核燃料自然界中只有三种核燃料铀-235铀-233钚-239其中只有铀-235是天然的核燃料其余两种是由钍-232和铀-238俘获中子后再经衰变分别形成的因此又称钍-232和铀-238为可转换核素 受控核聚变反应堆的研究仍漫漫路长 1984年9月我国第一台中型聚变装置 中国环流器一号HL-1在四川乐山市郊建成 1992年初国际上已有人为聚变堆电站的发展排出了进程表 建造核电站聚变模型堆DEMO 2030年开始大规模核聚变发电 原子究竟小到什么程度举例可以说明一张纸的厚度相当于10000个原子的厚度 原子虽小但里面十分空旷如果我们将原子放大成直径上百米的足球场在其中央有一颗称为原子核的小米粒其直径不到原子直径的万分之一而它的质量却占整个原子质量的9994以上原子核内含有更小的粒子质子和中子统称为核子原子核外部是围绕原子核不断旋转的一些粒子电子用e表示它的结构像人类所居住的太阳系原子核像太阳位于中央电子则是围绕太阳旋转的行星原子的直径假定为球体约为10-10米这是指电子轨道的直径而原子核的直径约为10-15米比原子的直径小得多 原子虽小但里面十分空旷如果我们将原子放大成直径上百米的足球场在其中央有一颗称为原子核的小米粒其直径不到原子直径的万分之一而它的质量却占整个原子质量的9994以上原子核内含有更小的粒子质子和中子统称为核子原子核外部是其它粒子电子除了最简单的氢原子核内只有一个质子之外其余元素的原子核都由多个质子和中子组成的科学家将元素原子核内的质子数定义为元素的原子序数电子的数量同质子一样多且围绕原子核旋转 中子顾名思义是中性的它不带电荷而质子是带正电荷的粒子电子是带负电荷的粒子一个质子和一个电子的电量相同但两者的质量相差甚远而质子和中子的质量很相近分别为电子质量的1839和1837倍 原子的组成 中子不带电质量为1 质子带正电质量为1 电子带负电质量为中子的11837 中子和质子组成原子核因此统称为核子质子数量等于原子系数中子数等于原子的质量数减原子系数 同一种元素的质子数相同 一张纸的厚度相当于10000个原子的厚度 例如射线通过物质时可用同原子壳层轨道上的电子相互作用而将能量传给该电子使该电子以光电子形式从原子中释放出来这种效应称为光电效应光电效应能引起化学反应或生物学效应如果射线与原子核发生反应使一种物质变成另一种物质 ITER International Thermonuclear Experimental Reactor 国际热核实验堆 ITER计划的最初构想由前苏联于1985年11月美苏日内瓦峰会上提出自1988年启动 六个参与国欧盟美国俄罗斯日本中国和韩国 ＋印度 该计划十分接近商用 2005年6月28日确定在法国Cadarache建造 2006年开始2015年正式运行 1500MW热功率500MW电功率 总造价46亿美元 中国将承担总造价的10％并享受全部知识产权 第一座示范堆将于2030年建造 第一座商用核电厂将于2050年实现 大半径 62 m 等离子体小半径 20 m 拉长比 185 环向磁场 53 T 等离子体电流 15 MA 辅助加热和电流驱动功率 73 MW 平均电子密度 11 1020 m-3 平均离子温度 89 keV 峰值聚变功率 500 MW ITER主要参数 偏滤器 真空室盛放等离子体 粒子