《核能87863598》-精选·课件.ppt

核能——原子世界的奇迹 原子核(Nucleus)的构成 原子核包含两种粒子： 中子(Neutron)与质子(Proton) 中子与质子的质量相近，约为电子质量的1840倍。 质子为什么会聚在一核之内？（万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用） 中子、质子、电子的质量 它们质量很小，通常以“原子质量单位”u表示 1u = 1.66?10-27 kg 1me = 9.109?10-31 kg = 0.00055 u 1mp = 1.67262?10-27 kg = 1.00730 u 1mn = 1.67493?10-27 kg = 1.00869 u 原子核的结合能 核能何来 核能的来源 从两个途径可以获得能量： 重核裂变，即一个重核可裂变为两个中等质量的核，从而获得原子能。 轻核聚变。当两个或两个以上的较轻原子核，在极高的温度和极大的压力下非常靠近时，它们聚合在一起而形成一个较重的新原子核，同时释放出巨大的能量。 沸水堆（单循环）核电站 1.核反应堆-非爆炸性链式反应 在反应堆中，裂变释放2或3个中子，但平均只有一个会打击另外一个核，触发另一裂变，所以反应不会加速。能量以稳定的速率释放出来。 燃料棒：3%铀235 97%铀238 控制棒：吸收中子 （硼、碳化硼等） 推进或者抽出控制棒 可以停止、减慢或者加快 链式反应。 2.反应堆会像原子弹那样爆炸吗？ 核反应堆有诸多危险，但绝不会像 原子弹那样爆炸！！！ 内在物理学理由：反应堆中存在大量的铀238，对裂变 释放的快中子有很高的吸收率。这意味着除非中子 慢下来，否则它们就会被铀238吸收（铀238对慢中子的 吸收率很低），从而阻断原子弹式链式反应。即使核爆 炸，爆炸会在大量能量释放之前破坏反应堆！ 爆炸比中子跑得快！ 冷却水中断后会怎样？ 链式反应中断！ 正常情况下冷却水也是一种慢化剂，它会慢化中 子。如果水流失了，快中子就不再减慢，由于铀238 的特殊性质，多数快中子都会被铀238吸收。 然后铀238以及铀235裂变后碎片（Xe、Sr等）自发 放射性衰变（几十种），释放热量，破坏反应堆，造成 核泄漏！ 3.日本福岛核电站爆炸 4.可控核聚变 裂变能利用中存在的问题: ? 资源有限 铀的储量够用100~200年 我国U-235的储量仅相当5亿吨标准煤 ? 放射性核废料 . ? 基本聚变反应过程: 每升海水中含0.03克氘， 可提供300升汽油燃烧后释放出的能量，而地球上的水中约有40万亿吨氘，足够人类使用上百亿年 。 聚变反应的产物是4He，无放射性。清洁能源。 核聚变需要极高温度，一旦某一环节出现问题， 燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。 原子核都带正电，互相排斥， 只有当两个原子核之间的距离非常接近，大约相距只有万亿分之三毫米时，它们的吸引力才大于静电斥力，两个原子核才可能聚合到一起同时放出巨大的能量。因 此，只有当带正电的原子核达到足够高的动能时，这需要几千万甚至几亿摄氏度的高温，它们的碰撞才有机会使它们非常接近，以致产生聚合。 受控核聚变研究举步维艰 用特殊形态的磁场把由氘、氚等原子核及自由电子组成的一定密度的高温等离子体约束在有限体积内，使之脱离器壁并限制其热导。 磁约束核聚变 托卡马克 注入孔 注入孔 惯性约束核聚变 　国际热核聚变实验堆（ITER）计划 国际热核聚变实验堆（ITER）”计划的实施分四个阶段：建造期10年，建造总费用约为50亿欧元；运行期20年，运行总费用约50亿欧元 5、世界核电站现状 目前世界上30多个国家己运行核电机组近500座，核电已占世界总发电量的20％ 左右。 从已运行的核电站装机容量来看美国居首位，装机容量占全世界的四分之一，其次是法国、日本、德国和俄罗斯。 预计到2030年，世界核电站总数将达到1000座，核发电量将占总发电量的三分之一 。 核电主要发达国家核电比例 法国和立陶宛核电比例高于75%。 比利时、瑞典、乌克兰、韩国等为40~60%。 德国、日本、芬兰、英国等为20~30%。 美国、俄罗斯、加拿大等为10~20%。 中国目前为2%。 秦山I期核电站 浙江省嘉兴市海盐县秦山镇 秦山II期核电站 浙江省嘉兴市海盐县武原镇杨柳山 三门核电站 台州市三门县，健跳镇 猫头山半岛上 Ⅰ 基础知识 Ⅱ 核武器 Ⅲ 核电站 Ⅳ 放射性与死亡 核 能 1. 放射性衰变 现今发现核素：约 2500 种 稳定核素： 300 种 放射性衰变：一种核素自发地放出射线而衰变成其