核能課件講義整理

第八章核能概述原子核物理基礎(chǔ)核反應(yīng)堆及核燃料核能利用技術(shù)§8-1§8-2§8-3§8-4核廢物處理與核安全核能利用發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)§8-5§8-6第八章核能概述原子核物理基礎(chǔ)核反應(yīng)堆及核燃料核能利用技術(shù)§8-1概述核能的應(yīng)用歷史1海洋的核資源2月球的核應(yīng)用3§8-1概述核能的應(yīng)用歷史1海洋的核資源2月球的核應(yīng)用3核能：通過質(zhì)量轉(zhuǎn)化而從原子核中釋放的能量二次世界大戰(zhàn)原子彈放射性物質(zhì)的標(biāo)志核能：通過質(zhì)量轉(zhuǎn)化而從原子核中釋放的能量二次世界大戰(zhàn)原子彈放1.核能的應(yīng)用歷史1895：倫琴（德）——X射線（1901第一屆諾貝爾物理獎(jiǎng)）1896：貝克勒爾（法）——天然放射性現(xiàn)象

（1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)）1898：瑪麗·居里（法）——鐳

（1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)，1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）1897：湯姆遜（英）——電子

1.核能的應(yīng)用歷史1895：倫琴（德）——X射線1896：貝1.核能的應(yīng)用歷史1914：盧瑟福（英）——發(fā)現(xiàn)質(zhì)子

盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，得到氧原子核和氫原子核，首次實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)。1.核能的應(yīng)用歷史1914：盧瑟福（英）——發(fā)現(xiàn)質(zhì)子盧瑟福用1.核能的應(yīng)用歷史1932：查德威克（英）——發(fā)現(xiàn)中子1938：哈恩（德）用中子轟擊鈾原子核，出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠(yuǎn)。這是首次發(fā)現(xiàn)重原子核裂變現(xiàn)象1.核能的應(yīng)用歷史1932：查德威克（英）——發(fā)現(xiàn)中子1931.核能的應(yīng)用歷史1942年12月2日美國(guó)加哥大學(xué)成功啟動(dòng)了世界上第一座核反應(yīng)堆

1945年8月6日和9日美國(guó)將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長(zhǎng)崎1945年之前，人類在核能利用領(lǐng)域只涉及物理變化和化學(xué)變化，1945年之后，人類開始將核能運(yùn)用于軍事、能源、工業(yè)、航天等領(lǐng)域。1.核能的應(yīng)用歷史1942年12月2日美國(guó)加哥大學(xué)成功啟動(dòng)了2.海洋的核資源類型含量可用時(shí)間鈾相當(dāng)陸地儲(chǔ)量的幾千倍幾萬(wàn)年氘含有幾億千克氘上百億年鋰儲(chǔ)量約為2.5×1011噸重水含有2×1014噸2.海洋的核資源類型含量可用時(shí)間鈾相當(dāng)陸地儲(chǔ)量的幾千倍幾萬(wàn)年3.月球的核應(yīng)用月球有大量的氦3大約5億噸使用上千年3.月球的核應(yīng)用月球有大量的氦3大約5億噸使用上千年§8-2原子核物理基礎(chǔ)原子核物理基礎(chǔ)理論1核裂變2核聚變3核衰變4§8-2原子核物理基礎(chǔ)原子核物理基礎(chǔ)理論1核裂變2核聚變31.原子核物理基礎(chǔ)理論基本定義：1.原子是由位于中心的原子核和圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的若干電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，統(tǒng)稱為核子，電子質(zhì)量只有核子1/1840，原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上。1.原子核物理基礎(chǔ)理論基本定義：1.原子是由位于中心的原子核§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論2.原子核內(nèi)質(zhì)子和中子總數(shù)，稱為核子數(shù)，或質(zhì)量數(shù)，用A表示。3.原子核的質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)決定了元素化學(xué)性質(zhì)，稱為元素原子序數(shù)，用Z表示。4.原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))A不同元素，稱為同位素。§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論2.原子核內(nèi)質(zhì)子和中子總數(shù)，§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論5.能量計(jì)算：原子核的結(jié)合能是由質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的。實(shí)際測(cè)得：原子質(zhì)量≠質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)量+電子質(zhì)量質(zhì)量虧損結(jié)合能

§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論5.能量計(jì)算：原子核的結(jié)合能§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論6.原子核的平均結(jié)合能是指原子核的結(jié)合能除以組

成原子核的核子數(shù)A大部分原子核平均結(jié)合能在7～8.5MeV之間輕核和重核均具有較小的平均結(jié)合能（輕核與重核的劃分界限是鐵，大于56為重核，小于56為輕核）§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論6.原子核的平均結(jié)合能是指原§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論核能釋放方式三種方式核裂變核聚變核衰變§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論核能釋放方式三種方式核裂變核2.核裂變

核裂變（nuclearfission）是重核分裂為中等核的過程。第一代核武器和現(xiàn)代核電站都依賴于裂變過程而產(chǎn)生能量。中子U-235U-235分裂分裂碎片分裂碎片中子中子中子γ射線千萬(wàn)分之一秒內(nèi)U-235分裂U-235分裂2.核裂變核裂變（nuclearfission）是重核分2.核裂變鈾裂變的方程式：發(fā)生裂變時(shí)，裂變反應(yīng)的直接(瞬發(fā))產(chǎn)物，如反應(yīng)：氙和鍶稱為裂變碎片，它們和它們的衰變產(chǎn)物稱為裂變產(chǎn)物2.核裂變鈾裂變的方程式：發(fā)生裂變時(shí)，裂變反應(yīng)的直接(瞬發(fā))2.核裂變

裂變時(shí)會(huì)形成60余種不同的碎片，而這些碎片通過β衰變產(chǎn)生約250種不同的核素的裂片產(chǎn)物。裂變碎片的質(zhì)量分布圖1.曲線呈現(xiàn)兩個(gè)明顯的峰，分別位于質(zhì)量數(shù)為95和140附近2.分裂成質(zhì)量數(shù)恰好相等的兩半的概率很小，大約只占0.01%注意：裂片碎片會(huì)發(fā)生一系列的衰變，具有很強(qiáng)的放射性，主要是β射線和γ射線，其中有些核素半衰期較長(zhǎng)，給核燃料后處理帶來困難2.核裂變裂變時(shí)會(huì)形成60余種不同的碎片3.核聚變核聚變(nuclearfusion)由兩個(gè)或多個(gè)輕核聚合形成較重核的過程。熱核武器就是以聚變反應(yīng)為基礎(chǔ)的核武器。氘氚中子14.1MeV氦-43.5MeV3.核聚變核聚變(nuclearfusion)由兩個(gè)或多3.核聚變3.核聚變3.核聚變“第一代”聚變：氘氚聚變，燃料便宜，產(chǎn)生中子?！暗诙本圩?氘和氦3反應(yīng)。不產(chǎn)生中子，或者產(chǎn)生非常少量的中子?！暗谌本圩?讓氦3跟氦3反應(yīng)。完全不產(chǎn)生中子，稱為終極聚變。3.核聚變“第一代”聚變：氘氚聚變，燃料便宜，產(chǎn)生中子?！暗?.核聚變勞遜條件：等離子體密度和約束時(shí)間的乘積必須大于某一值，熱核反應(yīng)才能持續(xù)進(jìn)行。反應(yīng)堆類型最低溫度/K等離子體密度/(個(gè)·cm-3)最少約束時(shí)間/s勞遜條件/(s·個(gè)·cm-3)氘-氚反應(yīng)1081014~10160.01~11014氘-氘反應(yīng)5×1080.2×1014~0.2×10165~5001016表8-2可控核聚變反應(yīng)堆需要滿足的基本條件3.核聚變勞遜條件：等離子體密度和約束時(shí)間的乘積必須大于某一可控核聚變方式超聲波核聚變激光約束核聚變磁約束核聚變3.核聚變可控核聚變方式超聲波核聚變激光約束核聚變磁約束核聚變3.核聚4.核衰變核衰變過程中放射性放出的三種射線α射線β射線γ射線4.核衰變核衰變過程中放射性放出的三種射線α射線β射線γ射線類型實(shí)質(zhì)特點(diǎn)α射線帶正電荷的氦核電離作用最強(qiáng)穿透本領(lǐng)很小β射線帶負(fù)電荷的高速電子流電離作用弱穿透本領(lǐng)強(qiáng)γ射線波長(zhǎng)短，頻率高的電磁波電離作用最弱穿透本領(lǐng)最強(qiáng)4.核衰變類型實(shí)質(zhì)特點(diǎn)α射線帶正電荷的氦核電離作用最強(qiáng)β射線帶負(fù)電荷的§8-3核反應(yīng)堆及核燃料核反應(yīng)堆1核燃料2§8-3核反應(yīng)堆及核燃料核反應(yīng)堆1核燃料21.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆：裝配了鈾或钚等核燃料，使得在無(wú)需補(bǔ)加中子源的條件下，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可控制的自持式核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)并釋放能量的裝置。1.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆：裝配了鈾或钚等核燃料，使得在無(wú)需補(bǔ)加中1.核反應(yīng)堆1.核反應(yīng)堆的類型用途燃料類型冷卻劑慢化劑熱工狀態(tài)研究堆，生產(chǎn)堆，目的堆，發(fā)電堆，推進(jìn)堆天然氣鈾堆、濃縮鈾堆、釷堆水冷堆、氣冷堆、有機(jī)液冷堆、液態(tài)金屬冷堆石墨堆、重水堆、壓水堆、沸水堆、有機(jī)堆、熔鹽堆、鈹堆沸騰堆、非沸騰堆、壓水堆1.核反應(yīng)堆1.核反應(yīng)堆的類型用途燃料類型冷卻劑慢化劑熱工狀1.核反應(yīng)堆2.核反應(yīng)堆的工作原理1.核反應(yīng)堆2.核反應(yīng)堆的工作原理1.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)核燃料防護(hù)裝置控制設(shè)施慢化劑熱載體1.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)核燃料防護(hù)裝置控制設(shè)施慢化劑熱載體1.核反應(yīng)堆3.核反應(yīng)堆的核心組件慢化劑。用石墨、重水或普通水（用于減小中子的速度）。控制棒。用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強(qiáng)）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時(shí)使反應(yīng)堆冷卻，保證安全）屏蔽層。用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。1.核反應(yīng)堆3.核反應(yīng)堆的核心組件慢化劑。用石墨、重水或普通水管鈾棒控制棒石墨水泥防護(hù)層減速劑

核原料冷卻劑

熱交換

控制反應(yīng)速度

防輻射

快中子

→慢中子

吸收慢中子

核反應(yīng)堆水管鈾棒控制棒石墨水泥防護(hù)層減速劑核原料冷卻劑熱1.核反應(yīng)堆4.核反應(yīng)堆分代標(biāo)志第一代GEN-I第二代GEN-Ⅱ技術(shù)成熟的商業(yè)堆，目前在運(yùn)的核電站絕大部分屬于第二代核電站第三代GEN-Ⅲ第四代GEN-Ⅳ核電站是早期的原型堆電站先進(jìn)的輕水堆核電站，第三代核電站采用標(biāo)準(zhǔn)化、最佳化設(shè)計(jì)和安全性更高的非能動(dòng)安全系統(tǒng)。待開發(fā)的核電站1.核反應(yīng)堆4.核反應(yīng)堆分代標(biāo)志第一代第二代技術(shù)成熟的商業(yè)堆1.核反應(yīng)堆發(fā)電供熱AB裂變中子D核動(dòng)力C5.核反應(yīng)堆的用途1.核反應(yīng)堆發(fā)電供熱AB裂變中子D核動(dòng)力C5.核反應(yīng)堆的用途1.核反應(yīng)堆（1）核能供熱：一項(xiàng)新技術(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)、安全、清潔的熱源，因而在世界上受到廣泛重視。1.核反應(yīng)堆（1）核能供熱：一項(xiàng)新技術(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)、安全、清1.核反應(yīng)堆（2）核動(dòng)力：核能又是一種具有獨(dú)特優(yōu)越性的動(dòng)力。因?yàn)樗恍枰諝庵?，可作為地下、水中和太空缺乏空氣環(huán)境下的特殊動(dòng)力；又由于它少耗料、高能量，是一種一次裝料后可以長(zhǎng)時(shí)間供能的特殊動(dòng)力。1.核反應(yīng)堆（2）核動(dòng)力：核能又是一種具有獨(dú)特優(yōu)越性的動(dòng)力。1.核反應(yīng)堆（3）利用裂變中子：核反應(yīng)堆的第二大用途就是利用鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)中放出的大量中子。12中子轟擊薄膜材料可以生成極微小的孔洞3中子還可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體材料大量生產(chǎn)各種放射性同位素4中子可以治療癌癥1.核反應(yīng)堆（3）利用裂變中子：核反應(yīng)堆的第二大用途就是利用2.核燃料核燃料，是指可在核反應(yīng)堆中通過核裂變或核聚變產(chǎn)生實(shí)用核能的材料。鈾235，钚239是能發(fā)生核裂變的核燃料，稱裂變核燃料氘、氚及氦-3稱為聚變核燃料2.核燃料核燃料，是指可在核反應(yīng)堆中通過核裂變或核聚變產(chǎn)生實(shí)

2.核燃料乏燃料裂變核燃料聚變核燃料核燃料2.核燃料乏燃料裂變核燃料聚變核燃料核燃料燃料形式形態(tài)材料適用堆型固體燃料金屬U石墨慢化堆合金U-Al快堆U-Mo快堆U-ZrH脈沖堆陶瓷U3Si重水堆(U,Pu)O2快堆(U,Pu)C快堆(U,Pu)N快堆UO2輕水堆、重水堆彌散體金屬-金屬UAl4-Al重水堆陶瓷-金屬UO2-Al重水堆陶瓷-陶瓷(U,Th)O2-(熱解石墨，SiC)-石墨高溫氣冷堆液體燃料水溶液(UO2)SO4-H2O沸水堆懸濁液U3O8-H2O水均勻堆液態(tài)金屬U-Bi?熔鹽UF4-LiF-BeF2-ZrF4熔鹽堆燃料形式形態(tài)材料適用堆型固體燃料金屬U石墨慢化堆合金U-Al2.核燃料乏燃料及聚變核燃料乏燃料定義：裂變產(chǎn)物、鈾、钚以及稀有錒系核素的混合物聚變核燃料：聚變核燃料包括氘、氚及氦-3注意：雖然核聚變的能量密度甚至比核裂變的還高，且人們已經(jīng)制造出可以維持?jǐn)?shù)分鐘的核聚變反應(yīng)堆，但將聚變核燃料用作為能源仍只在理論上可行2.核燃料乏燃料及聚變核燃料乏燃料定義：裂變產(chǎn)物、鈾、钚以及2.核燃料與包殼材料相容，與冷卻劑無(wú)強(qiáng)烈的化學(xué)作用具有較高的熔點(diǎn)和熱導(dǎo)率輻照穩(wěn)定性好制造容易，再處理簡(jiǎn)單要求2.核燃料與包殼材料相容，與冷卻劑無(wú)強(qiáng)烈的化學(xué)作用具有較高的2.核燃料回收和重新利用核燃料核燃料的后處理確保環(huán)境的安全2.核燃料回收和重新利用核燃料核燃料的后處理確保環(huán)境的安全2.核燃料回收和重新利用核燃料的方法：水法過程干法過程以磷酸三丁酯為萃取劑的萃取法過程————普雷克斯流程注意：核燃料后處理過程必須將設(shè)備置于有厚的重混凝土防護(hù)墻的設(shè)備室中，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，并且需要采取防止核臨界的措施。2.核燃料回收和重新利用核燃料的方法：注意：核燃料后處理過程§8-4核能利用技術(shù)核能發(fā)電1核武器及核動(dòng)力2核技術(shù)的廣泛應(yīng)用3核能的發(fā)展前景4§8-4核能利用技術(shù)核能發(fā)電1核武器及核動(dòng)力2核技術(shù)的廣泛核電站是利用核分裂或核融合反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠1.核能發(fā)電核島NI常規(guī)島CI核電站是利用核分裂或核融合反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠核能電廠與火力電廠異同出水蒸汽發(fā)電機(jī)冷卻冷凝器進(jìn)水鍋爐核反應(yīng)器核反應(yīng)器1.核能發(fā)電核能電廠與火力電廠異同出水蒸汽發(fā)電機(jī)冷卻冷凝器進(jìn)水鍋爐核反應(yīng)1.核能發(fā)電一不會(huì)污染空氣五發(fā)電成本穩(wěn)定二不會(huì)排放二氧化碳核電的優(yōu)點(diǎn)三鈾燃料除發(fā)電外，無(wú)其他用途1.核能發(fā)電一不會(huì)污染空氣五發(fā)電成本穩(wěn)定二不會(huì)排放二氧化碳核1.核能發(fā)電各國(guó)核電應(yīng)用的狀況1.核能發(fā)電各國(guó)核電應(yīng)用的狀況

美國(guó)第一座核電廠建成于1975年12月。近50年來美國(guó)總共建成商業(yè)核電機(jī)組132臺(tái)，除去已經(jīng)關(guān)閉的28臺(tái)目前仍在運(yùn)行的有104臺(tái)，居世界之最。它們分布在美國(guó)的31個(gè)州（見圖4）美國(guó)1.核能發(fā)電美國(guó)第一座核電廠建成于1975年12月。近50年來美日本在核電堆型選擇方面，日本的壓水堆和沸水堆核電機(jī)組并行發(fā)展，兩者數(shù)量相近。1.核能發(fā)電目前日本運(yùn)行的核電機(jī)組有55臺(tái)日本在核電堆型選擇方面，日本的壓水堆和沸水堆核電機(jī)組并行英國(guó)英國(guó)曾是世界上核電發(fā)展領(lǐng)先的國(guó)家，但自上世紀(jì)70年代起，北海油田大規(guī)模產(chǎn)油使其能源供應(yīng)狀況得到改善，加上對(duì)核電安全問題的顧慮，英國(guó)的核電發(fā)展步入冬天。2008年，英國(guó)政府發(fā)布《核能白皮書》，宣布重啟核電發(fā)展。1.核能發(fā)電英國(guó)英國(guó)曾是世界上核電發(fā)展領(lǐng)先的國(guó)家，但自上世紀(jì)70年代1.核能發(fā)電1.核能發(fā)電秦山一期（浙江）

30萬(wàn)千瓦機(jī)組，是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)的第一個(gè)原型堆核電機(jī)組。1.核能發(fā)電秦山一期（浙江）30萬(wàn)千瓦機(jī)組，是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)1.核能發(fā)電秦山二期（浙江）我國(guó)首座自主建設(shè)、自主建造、自主管理、自主運(yùn)營(yíng)的2×650MW級(jí)商用壓水堆核電廠。1.核能發(fā)電秦山二期（浙江）我國(guó)首座自主建設(shè)、自主建造、自主1.核能發(fā)電秦山三期（浙江）引進(jìn)加拿大重水堆技術(shù)建造的2×728MW級(jí)重水堆核電廠1.核能發(fā)電秦山三期（浙江）引進(jìn)加拿大重水堆技術(shù)建造的2×71.核能發(fā)電大亞灣核電廠（廣東）我國(guó)首座2×900MW級(jí)商用壓水堆核電廠。核島部分采用法國(guó)壓水堆技術(shù)。大亞灣核電廠年發(fā)電量約150億千瓦時(shí)，70％供香港，30％送廣東電網(wǎng)。1.核能發(fā)電大亞灣核電廠（廣東）我國(guó)首座2×900MW級(jí)商1.核能發(fā)電紅沿河核電站（遼寧）中國(guó)首次一次同意4臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；ㄔO(shè)的核電項(xiàng)目，是東北地區(qū)第一個(gè)核電站。采用的是在法國(guó)技術(shù)上改進(jìn)的壓水堆，是目前中國(guó)內(nèi)地應(yīng)用的最先進(jìn)的核電技術(shù)。1.核能發(fā)電紅沿河核電站（遼寧）中國(guó)首次一次同意4臺(tái)百萬(wàn)千瓦世界核電機(jī)組概況世界核電機(jī)組概況2.核武器及核動(dòng)力核武器是指利用能自持進(jìn)行核裂變或聚變反應(yīng)釋放的能量，產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的武器的總稱裂變武器（原子彈）聚變武器（氫彈）具有特定功能的核武器（中子彈和小型化核武器）2.核武器及核動(dòng)力核武器是指利用能自持進(jìn)行核裂變或聚變反應(yīng)釋2.核武器及核動(dòng)力《不擴(kuò)散核武器條約》1968年，59個(gè)國(guó)家簽署了《不擴(kuò)散核武器條約》目前，187規(guī)定：只有在1967年1月1日前爆炸核裝置的國(guó)家，才允許保留核武器。2.核武器及核動(dòng)力《不擴(kuò)散核武器條約》1968年，59個(gè)國(guó)家2.核武器及核動(dòng)力核動(dòng)力是利用可控核反應(yīng)來獲取能量，從而得到動(dòng)力，熱量和電能世界各國(guó)軍隊(duì)中的大部分潛艇及航空母艦都以核能為動(dòng)力2.核武器及核動(dòng)力核動(dòng)力是利用可控核反應(yīng)來獲取能量，從而得到3.核技術(shù)的廣泛應(yīng)用核技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面同位素的應(yīng)用2射線輻照的應(yīng)用3中子束的應(yīng)用4離子束的應(yīng)用5為核能源的開發(fā)服務(wù)13.核技術(shù)的廣泛應(yīng)用核技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面同位素的應(yīng)用4.核能的發(fā)展前景1核電的經(jīng)濟(jì)性能可與火電競(jìng)爭(zhēng)

2發(fā)展核電有利于減輕交通系對(duì)燃料運(yùn)輸?shù)呢?fù)擔(dān)3以核燃料代替煤和石油，有利于資源的合理利用4.核能的發(fā)展前景1核電的經(jīng)濟(jì)性能可與火電競(jìng)爭(zhēng)2發(fā)展核電有§8-5核廢物處理與核安全核廢物處理1核安全2§8-5核廢物處理與核安全核廢物處理1核安全22.核廢物類型1.核廢物處理1.核廢料：核燃料生產(chǎn)、加工和核反應(yīng)堆用過的不再需要的并具有放射性的廢料物理狀態(tài)分比活度分固體液體氣體高水平中水平低水平比活度：也稱為比放射性，指放射源的放射性活度與其質(zhì)量之比，即單位質(zhì)量(通常用重量表示)產(chǎn)品中所含某種核素的放射性活度。2.核廢物類型1.核廢物處理1.核廢料：核燃料生產(chǎn)、加工和核1.核廢物處理熱能釋放放射性特征射線危害3.核廢物特征1.核廢物處理熱能釋放放射性特征射線危害3.核廢物特征1.核廢物處理4.核廢料管理原則盡量減少不必要的廢料產(chǎn)生并開展回收利用對(duì)已產(chǎn)生的核廢料分類收集分別貯存和處理以穩(wěn)定的固化體形式貯存以減少放射性核素遷移擴(kuò)散向環(huán)境稀釋排放時(shí)必須嚴(yán)格遵守有關(guān)法規(guī)盡量減少容積以節(jié)約運(yùn)輸、貯存和處理的費(fèi)用1.核廢物處理4.核廢料管理原則盡量減少不必要的廢料產(chǎn)生并開1.核廢物處理5.處理核廢料的必要條件安全、永久地將核廢料封閉在一個(gè)容器里并保證數(shù)萬(wàn)年內(nèi)不泄露出放射性尋找一處安全、永久存放核廢料的地點(diǎn)，例如：花崗巖層、巖鹽層以及粘土層1.核廢物處理5.處理核廢料的必要條件安全、永久地將核廢料封1.核廢物處理6.廢料處理方法國(guó)際處理方法海洋陸地一般是先經(jīng)過冷卻、干式儲(chǔ)存，然后再將裝有核廢料的金屬罐投入選定海域4000米以下的海底一般是先經(jīng)過冷卻、干式儲(chǔ)存，然后再將裝有核廢料的金屬罐深埋于建在地下厚厚巖石層里的核廢料處理庫(kù)中1.核廢物處理6.廢料處理方法國(guó)際處理方法海洋陸地一般是先經(jīng)1.核廢物處理6.廢料處理方法中低放射性核廢料危害較低，國(guó)際上通行的做法是在地面開挖深約10—20米的壕溝然后建好各種防輻射工程屏障。高放廢料危害較大，世界上公認(rèn)的最安全可行的方法就是深地質(zhì)處置方法，即將高放廢料保存在地下深處的特殊倉(cāng)庫(kù)中永久保存。1.核廢物處理6.廢料處理方法中低放射性核廢料危害較低，國(guó)際2.核安全核事故核污染事件-----1979年美國(guó)三里島核電站事故2.核安全核事故核污染事件-----1979年美國(guó)三里島核電鬼城切爾諾貝利死亡人數(shù)：9.3萬(wàn)人致癌人數(shù)：23萬(wàn)人經(jīng)濟(jì)損失：180億盧布核污染事件----1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利事故2.核安全鬼城切爾諾貝利死亡人數(shù)：9.3萬(wàn)人核污染事件----19862.核安全核污染事件---2011年日本福島第一核電站事故2.核安全核污染事件---2011年日本福島第一核電站事故燃料芯塊及包殼壓力容器鋼襯安全殼2.核安全燃料芯塊及包殼壓力容器鋼襯安全殼2.核安全§8-5-2核安全新的核安全技術(shù)第三代核反應(yīng)堆第四代核反應(yīng)堆三套緊急情況下的柴油發(fā)電機(jī)附加的緊集核心冷卻系統(tǒng)我國(guó)核安全政策《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》§8-5-2核安全新的核安全技術(shù)第三代核反應(yīng)堆我國(guó)核安全政§8-6核能利用發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性1核能的發(fā)展歷程與開發(fā)利用現(xiàn)狀2核能的利用對(duì)環(huán)境造成的影響3核能發(fā)展的前景4§8-6核能利用發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性11.能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性《2012年BP世界能源統(tǒng)計(jì)》，截止到2011年底，全世界剩余石油探明可采儲(chǔ)量為2343億噸，2011年世界石油產(chǎn)量為39.96億噸，即可供開采年限大約58年。煤炭剩余可采儲(chǔ)量為8609.38億噸，可供約200年天然氣剩余可采儲(chǔ)量為208.42萬(wàn)億立方米，可供開采越63年1.能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性《2012年BP世界能源統(tǒng)計(jì)》§8-6-1能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性100萬(wàn)千瓦的燃煤電廠每年要耗煤250萬(wàn)噸二氧化碳650萬(wàn)噸二氧化硫1.7萬(wàn)噸氮氧化物4000噸煤灰28萬(wàn)噸§8-6-1能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性100萬(wàn)千瓦的燃煤電§8-6-1能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性100萬(wàn)千瓦的核電廠每年消耗低濃鈾25噸高放廢物9噸中放廢物200噸低放廢物400噸§8-6-1能源危機(jī)與發(fā)展核能的必然性100萬(wàn)千瓦的核電廠2.核能的發(fā)展歷程與開發(fā)利用現(xiàn)狀1.20世紀(jì)50年代，第一代核電機(jī)組。2.20世紀(jì)70年代，第二代核電機(jī)組3.20世紀(jì)80年代，第三代核電機(jī)組4.以美國(guó)為首的一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)聯(lián)合起來進(jìn)行第四代核能利用系統(tǒng)的研究和開發(fā)2.核能的發(fā)展歷程與開發(fā)利用現(xiàn)狀1.20世紀(jì)50年代，3.核能的利用對(duì)環(huán)境造成的影響核電產(chǎn)生的放射性廢物主要是放射性廢水、放射性廢氣和放射性固體廢物對(duì)環(huán)境造成污染鈾礦資源的開發(fā)造成的廢氣、廢水、廢渣等污染環(huán)境，因此對(duì)鈾尾礦也必須進(jìn)行妥善處理。發(fā)生核事故或核泄漏，對(duì)人類和環(huán)境造成的影響都是災(zāi)難性的3.核能的利用對(duì)環(huán)境造成的影響核電產(chǎn)生的放射性廢物主要是放射5.核能發(fā)展的前景展望未來：傳統(tǒng)能源存量不足，效率低，污染大。核電具有資源豐富、高效、清潔而安全的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，其它可再生新型能源如風(fēng)能、生物質(zhì)能特別是太陽(yáng)能由于成本高、效率低，短期內(nèi)難以成為能源供應(yīng)主力，因此，未來20~30年核電將會(huì)迅速發(fā)展以緩解人類能源需求的燃眉之急。5.核能發(fā)展的前景展望未來：1.什么是核能？簡(jiǎn)述世界和中國(guó)核能的發(fā)展史。

2.簡(jiǎn)述核電的發(fā)展歷程，以及中國(guó)核電的發(fā)展現(xiàn)狀。

3.什么是核反應(yīng)堆？簡(jiǎn)述其主要用途、分類和組成。

4.簡(jiǎn)述核電站存在的主要安全隱患，淺述保證核電站安全的措施。

5.常見的核電站反應(yīng)堆有哪些堆型？簡(jiǎn)述其主要工作原理。

6.核廢料是如何產(chǎn)生的？簡(jiǎn)述核廢料的種類和常用的處理方法。思考題1.什么是核能？簡(jiǎn)述世界和中國(guó)核能的發(fā)展史。

思考題第八章核能概述原子核物理基礎(chǔ)核反應(yīng)堆及核燃料核能利用技術(shù)§8-1§8-2§8-3§8-4核廢物處理與核安全核能利用發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)§8-5§8-6第八章核能概述原子核物理基礎(chǔ)核反應(yīng)堆及核燃料核能利用技術(shù)§8-1概述核能的應(yīng)用歷史1海洋的核資源2月球的核應(yīng)用3§8-1概述核能的應(yīng)用歷史1海洋的核資源2月球的核應(yīng)用3核能：通過質(zhì)量轉(zhuǎn)化而從原子核中釋放的能量二次世界大戰(zhàn)原子彈放射性物質(zhì)的標(biāo)志核能：通過質(zhì)量轉(zhuǎn)化而從原子核中釋放的能量二次世界大戰(zhàn)原子彈放1.核能的應(yīng)用歷史1895：倫琴（德）——X射線（1901第一屆諾貝爾物理獎(jiǎng)）1896：貝克勒爾（法）——天然放射性現(xiàn)象

（1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)）1898：瑪麗·居里（法）——鐳

（1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)，1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）1897：湯姆遜（英）——電子

1.核能的應(yīng)用歷史1895：倫琴（德）——X射線1896：貝1.核能的應(yīng)用歷史1914：盧瑟福（英）——發(fā)現(xiàn)質(zhì)子

盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，得到氧原子核和氫原子核，首次實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)。1.核能的應(yīng)用歷史1914：盧瑟福（英）——發(fā)現(xiàn)質(zhì)子盧瑟福用1.核能的應(yīng)用歷史1932：查德威克（英）——發(fā)現(xiàn)中子1938：哈恩（德）用中子轟擊鈾原子核，出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠(yuǎn)。這是首次發(fā)現(xiàn)重原子核裂變現(xiàn)象1.核能的應(yīng)用歷史1932：查德威克（英）——發(fā)現(xiàn)中子1931.核能的應(yīng)用歷史1942年12月2日美國(guó)加哥大學(xué)成功啟動(dòng)了世界上第一座核反應(yīng)堆

1945年8月6日和9日美國(guó)將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長(zhǎng)崎1945年之前，人類在核能利用領(lǐng)域只涉及物理變化和化學(xué)變化，1945年之后，人類開始將核能運(yùn)用于軍事、能源、工業(yè)、航天等領(lǐng)域。1.核能的應(yīng)用歷史1942年12月2日美國(guó)加哥大學(xué)成功啟動(dòng)了2.海洋的核資源類型含量可用時(shí)間鈾相當(dāng)陸地儲(chǔ)量的幾千倍幾萬(wàn)年氘含有幾億千克氘上百億年鋰儲(chǔ)量約為2.5×1011噸重水含有2×1014噸2.海洋的核資源類型含量可用時(shí)間鈾相當(dāng)陸地儲(chǔ)量的幾千倍幾萬(wàn)年3.月球的核應(yīng)用月球有大量的氦3大約5億噸使用上千年3.月球的核應(yīng)用月球有大量的氦3大約5億噸使用上千年§8-2原子核物理基礎(chǔ)原子核物理基礎(chǔ)理論1核裂變2核聚變3核衰變4§8-2原子核物理基礎(chǔ)原子核物理基礎(chǔ)理論1核裂變2核聚變31.原子核物理基礎(chǔ)理論基本定義：1.原子是由位于中心的原子核和圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的若干電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，統(tǒng)稱為核子，電子質(zhì)量只有核子1/1840，原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上。1.原子核物理基礎(chǔ)理論基本定義：1.原子是由位于中心的原子核§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論2.原子核內(nèi)質(zhì)子和中子總數(shù)，稱為核子數(shù)，或質(zhì)量數(shù)，用A表示。3.原子核的質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)決定了元素化學(xué)性質(zhì)，稱為元素原子序數(shù)，用Z表示。4.原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))A不同元素，稱為同位素?！?-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論2.原子核內(nèi)質(zhì)子和中子總數(shù)，§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論5.能量計(jì)算：原子核的結(jié)合能是由質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的。實(shí)際測(cè)得：原子質(zhì)量≠質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)量+電子質(zhì)量質(zhì)量虧損結(jié)合能

§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論5.能量計(jì)算：原子核的結(jié)合能§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論6.原子核的平均結(jié)合能是指原子核的結(jié)合能除以組

成原子核的核子數(shù)A大部分原子核平均結(jié)合能在7～8.5MeV之間輕核和重核均具有較小的平均結(jié)合能（輕核與重核的劃分界限是鐵，大于56為重核，小于56為輕核）§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論6.原子核的平均結(jié)合能是指原§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論核能釋放方式三種方式核裂變核聚變核衰變§8-2-2原子核物理基礎(chǔ)理論核能釋放方式三種方式核裂變核2.核裂變

核裂變（nuclearfission）是重核分裂為中等核的過程。第一代核武器和現(xiàn)代核電站都依賴于裂變過程而產(chǎn)生能量。中子U-235U-235分裂分裂碎片分裂碎片中子中子中子γ射線千萬(wàn)分之一秒內(nèi)U-235分裂U-235分裂2.核裂變核裂變（nuclearfission）是重核分2.核裂變鈾裂變的方程式：發(fā)生裂變時(shí)，裂變反應(yīng)的直接(瞬發(fā))產(chǎn)物，如反應(yīng)：氙和鍶稱為裂變碎片，它們和它們的衰變產(chǎn)物稱為裂變產(chǎn)物2.核裂變鈾裂變的方程式：發(fā)生裂變時(shí)，裂變反應(yīng)的直接(瞬發(fā))2.核裂變

裂變時(shí)會(huì)形成60余種不同的碎片，而這些碎片通過β衰變產(chǎn)生約250種不同的核素的裂片產(chǎn)物。裂變碎片的質(zhì)量分布圖1.曲線呈現(xiàn)兩個(gè)明顯的峰，分別位于質(zhì)量數(shù)為95和140附近2.分裂成質(zhì)量數(shù)恰好相等的兩半的概率很小，大約只占0.01%注意：裂片碎片會(huì)發(fā)生一系列的衰變，具有很強(qiáng)的放射性，主要是β射線和γ射線，其中有些核素半衰期較長(zhǎng)，給核燃料后處理帶來困難2.核裂變裂變時(shí)會(huì)形成60余種不同的碎片3.核聚變核聚變(nuclearfusion)由兩個(gè)或多個(gè)輕核聚合形成較重核的過程。熱核武器就是以聚變反應(yīng)為基礎(chǔ)的核武器。氘氚中子14.1MeV氦-43.5MeV3.核聚變核聚變(nuclearfusion)由兩個(gè)或多3.核聚變3.核聚變3.核聚變“第一代”聚變：氘氚聚變，燃料便宜，產(chǎn)生中子?！暗诙本圩?氘和氦3反應(yīng)。不產(chǎn)生中子，或者產(chǎn)生非常少量的中子?！暗谌本圩?讓氦3跟氦3反應(yīng)。完全不產(chǎn)生中子，稱為終極聚變。3.核聚變“第一代”聚變：氘氚聚變，燃料便宜，產(chǎn)生中子?！暗?.核聚變勞遜條件：等離子體密度和約束時(shí)間的乘積必須大于某一值，熱核反應(yīng)才能持續(xù)進(jìn)行。反應(yīng)堆類型最低溫度/K等離子體密度/(個(gè)·cm-3)最少約束時(shí)間/s勞遜條件/(s·個(gè)·cm-3)氘-氚反應(yīng)1081014~10160.01~11014氘-氘反應(yīng)5×1080.2×1014~0.2×10165~5001016表8-2可控核聚變反應(yīng)堆需要滿足的基本條件3.核聚變勞遜條件：等離子體密度和約束時(shí)間的乘積必須大于某一可控核聚變方式超聲波核聚變激光約束核聚變磁約束核聚變3.核聚變可控核聚變方式超聲波核聚變激光約束核聚變磁約束核聚變3.核聚4.核衰變核衰變過程中放射性放出的三種射線α射線β射線γ射線4.核衰變核衰變過程中放射性放出的三種射線α射線β射線γ射線類型實(shí)質(zhì)特點(diǎn)α射線帶正電荷的氦核電離作用最強(qiáng)穿透本領(lǐng)很小β射線帶負(fù)電荷的高速電子流電離作用弱穿透本領(lǐng)強(qiáng)γ射線波長(zhǎng)短，頻率高的電磁波電離作用最弱穿透本領(lǐng)最強(qiáng)4.核衰變類型實(shí)質(zhì)特點(diǎn)α射線帶正電荷的氦核電離作用最強(qiáng)β射線帶負(fù)電荷的§8-3核反應(yīng)堆及核燃料核反應(yīng)堆1核燃料2§8-3核反應(yīng)堆及核燃料核反應(yīng)堆1核燃料21.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆：裝配了鈾或钚等核燃料，使得在無(wú)需補(bǔ)加中子源的條件下，實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？煽刂频淖猿质胶肆炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)并釋放能量的裝置。1.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆：裝配了鈾或钚等核燃料，使得在無(wú)需補(bǔ)加中1.核反應(yīng)堆1.核反應(yīng)堆的類型用途燃料類型冷卻劑慢化劑熱工狀態(tài)研究堆，生產(chǎn)堆，目的堆，發(fā)電堆，推進(jìn)堆天然氣鈾堆、濃縮鈾堆、釷堆水冷堆、氣冷堆、有機(jī)液冷堆、液態(tài)金屬冷堆石墨堆、重水堆、壓水堆、沸水堆、有機(jī)堆、熔鹽堆、鈹堆沸騰堆、非沸騰堆、壓水堆1.核反應(yīng)堆1.核反應(yīng)堆的類型用途燃料類型冷卻劑慢化劑熱工狀1.核反應(yīng)堆2.核反應(yīng)堆的工作原理1.核反應(yīng)堆2.核反應(yīng)堆的工作原理1.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)核燃料防護(hù)裝置控制設(shè)施慢化劑熱載體1.核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)核燃料防護(hù)裝置控制設(shè)施慢化劑熱載體1.核反應(yīng)堆3.核反應(yīng)堆的核心組件慢化劑。用石墨、重水或普通水（用于減小中子的速度）?？刂瓢?。用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強(qiáng)）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時(shí)使反應(yīng)堆冷卻，保證安全）屏蔽層。用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。1.核反應(yīng)堆3.核反應(yīng)堆的核心組件慢化劑。用石墨、重水或普通水管鈾棒控制棒石墨水泥防護(hù)層減速劑

核原料冷卻劑

熱交換

控制反應(yīng)速度

防輻射

快中子

→慢中子

吸收慢中子

核反應(yīng)堆水管鈾棒控制棒石墨水泥防護(hù)層減速劑核原料冷卻劑熱1.核反應(yīng)堆4.核反應(yīng)堆分代標(biāo)志第一代GEN-I第二代GEN-Ⅱ技術(shù)成熟的商業(yè)堆，目前在運(yùn)的核電站絕大部分屬于第二代核電站第三代GEN-Ⅲ第四代GEN-Ⅳ核電站是早期的原型堆電站先進(jìn)的輕水堆核電站，第三代核電站采用標(biāo)準(zhǔn)化、最佳化設(shè)計(jì)和安全性更高的非能動(dòng)安全系統(tǒng)。待開發(fā)的核電站1.核反應(yīng)堆4.核反應(yīng)堆分代標(biāo)志第一代第二代技術(shù)成熟的商業(yè)堆1.核反應(yīng)堆發(fā)電供熱AB裂變中子D核動(dòng)力C5.核反應(yīng)堆的用途1.核反應(yīng)堆發(fā)電供熱AB裂變中子D核動(dòng)力C5.核反應(yīng)堆的用途1.核反應(yīng)堆（1）核能供熱：一項(xiàng)新技術(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)、安全、清潔的熱源，因而在世界上受到廣泛重視。1.核反應(yīng)堆（1）核能供熱：一項(xiàng)新技術(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)、安全、清1.核反應(yīng)堆（2）核動(dòng)力：核能又是一種具有獨(dú)特優(yōu)越性的動(dòng)力。因?yàn)樗恍枰諝庵?，可作為地下、水中和太空缺乏空氣環(huán)境下的特殊動(dòng)力；又由于它少耗料、高能量，是一種一次裝料后可以長(zhǎng)時(shí)間供能的特殊動(dòng)力。1.核反應(yīng)堆（2）核動(dòng)力：核能又是一種具有獨(dú)特優(yōu)越性的動(dòng)力。1.核反應(yīng)堆（3）利用裂變中子：核反應(yīng)堆的第二大用途就是利用鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)中放出的大量中子。12中子轟擊薄膜材料可以生成極微小的孔洞3中子還可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體材料大量生產(chǎn)各種放射性同位素4中子可以治療癌癥1.核反應(yīng)堆（3）利用裂變中子：核反應(yīng)堆的第二大用途就是利用2.核燃料核燃料，是指可在核反應(yīng)堆中通過核裂變或核聚變產(chǎn)生實(shí)用核能的材料。鈾235，钚239是能發(fā)生核裂變的核燃料，稱裂變核燃料氘、氚及氦-3稱為聚變核燃料2.核燃料核燃料，是指可在核反應(yīng)堆中通過核裂變或核聚變產(chǎn)生實(shí)

2.核燃料乏燃料裂變核燃料聚變核燃料核燃料2.核燃料乏燃料裂變核燃料聚變核燃料核燃料燃料形式形態(tài)材料適用堆型固體燃料金屬U石墨慢化堆合金U-Al快堆U-Mo快堆U-ZrH脈沖堆陶瓷U3Si重水堆(U,Pu)O2快堆(U,Pu)C快堆(U,Pu)N快堆UO2輕水堆、重水堆彌散體金屬-金屬UAl4-Al重水堆陶瓷-金屬UO2-Al重水堆陶瓷-陶瓷(U,Th)O2-(熱解石墨，SiC)-石墨高溫氣冷堆液體燃料水溶液(UO2)SO4-H2O沸水堆懸濁液U3O8-H2O水均勻堆液態(tài)金屬U-Bi?熔鹽UF4-LiF-BeF2-ZrF4熔鹽堆燃料形式形態(tài)材料適用堆型固體燃料金屬U石墨慢化堆合金U-Al2.核燃料乏燃料及聚變核燃料乏燃料定義：裂變產(chǎn)物、鈾、钚以及稀有錒系核素的混合物聚變核燃料：聚變核燃料包括氘、氚及氦-3注意：雖然核聚變的能量密度甚至比核裂變的還高，且人們已經(jīng)制造出可以維持?jǐn)?shù)分鐘的核聚變反應(yīng)堆，但將聚變核燃料用作為能源仍只在理論上可行2.核燃料乏燃料及聚變核燃料乏燃料定義：裂變產(chǎn)物、鈾、钚以及2.核燃料與包殼材料相容，與冷卻劑無(wú)強(qiáng)烈的化學(xué)作用具有較高的熔點(diǎn)和熱導(dǎo)率輻照穩(wěn)定性好制造容易，再處理簡(jiǎn)單要求2.核燃料與包殼材料相容，與冷卻劑無(wú)強(qiáng)烈的化學(xué)作用具有較高的2.核燃料回收和重新利用核燃料核燃料的后處理確保環(huán)境的安全2.核燃料回收和重新利用核燃料核燃料的后處理確保環(huán)境的安全2.核燃料回收和重新利用核燃料的方法：水法過程干法過程以磷酸三丁酯為萃取劑的萃取法過程————普雷克斯流程注意：核燃料后處理過程必須將設(shè)備置于有厚的重混凝土防護(hù)墻的設(shè)備室中，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，并且需要采取防止核臨界的措施。2.核燃料回收和重新利用核燃料的方法：注意：核燃料后處理過程§8-4核能利用技術(shù)核能發(fā)電1核武器及核動(dòng)力2核技術(shù)的廣泛應(yīng)用3核能的發(fā)展前景4§8-4核能利用技術(shù)核能發(fā)電1核武器及核動(dòng)力2核技術(shù)的廣泛核電站是利用核分裂或核融合反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠1.核能發(fā)電核島NI常規(guī)島CI核電站是利用核分裂或核融合反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠核能電廠與火力電廠異同出水蒸汽發(fā)電機(jī)冷卻冷凝器進(jìn)水鍋爐核反應(yīng)器核反應(yīng)器1.核能發(fā)電核能電廠與火力電廠異同出水蒸汽發(fā)電機(jī)冷卻冷凝器進(jìn)水鍋爐核反應(yīng)1.核能發(fā)電一不會(huì)污染空氣五發(fā)電成本穩(wěn)定二不會(huì)排放二氧化碳核電的優(yōu)點(diǎn)三鈾燃料除發(fā)電外，無(wú)其他用途1.核能發(fā)電一不會(huì)污染空氣五發(fā)電成本穩(wěn)定二不會(huì)排放二氧化碳核1.核能發(fā)電各國(guó)核電應(yīng)用的狀況1.核能發(fā)電各國(guó)核電應(yīng)用的狀況

美國(guó)第一座核電廠建成于1975年12月。近50年來美國(guó)總共建成商業(yè)核電機(jī)組132臺(tái)，除去已經(jīng)關(guān)閉的28臺(tái)目前仍在運(yùn)行的有104臺(tái)，居世界之最。它們分布在美國(guó)的31個(gè)州（見圖4）美國(guó)1.核能發(fā)電美國(guó)第一座核電廠建成于1975年12月。近50年來美日本在核電堆型選擇方面，日本的壓水堆和沸水堆核電機(jī)組并行發(fā)展，兩者數(shù)量相近。1.核能發(fā)電目前日本運(yùn)行的核電機(jī)組有55臺(tái)日本在核電堆型選擇方面，日本的壓水堆和沸水堆核電機(jī)組并行英國(guó)英國(guó)曾是世界上核電發(fā)展領(lǐng)先的國(guó)家，但自上世紀(jì)70年代起，北海油田大規(guī)模產(chǎn)油使其能源供應(yīng)狀況得到改善，加上對(duì)核電安全問題的顧慮，英國(guó)的核電發(fā)展步入冬天。2008年，英國(guó)政府發(fā)布《核能白皮書》，宣布重啟核電發(fā)展。1.核能發(fā)電英國(guó)英國(guó)曾是世界上核電發(fā)展領(lǐng)先的國(guó)家，但自上世紀(jì)70年代1.核能發(fā)電1.核能發(fā)電秦山一期（浙江）

30萬(wàn)千瓦機(jī)組，是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)的第一個(gè)原型堆核電機(jī)組。1.核能發(fā)電秦山一期（浙江）30萬(wàn)千瓦機(jī)組，是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)1.核能發(fā)電秦山二期（浙江）我國(guó)首座自主建設(shè)、自主建造、自主管理、自主運(yùn)營(yíng)的2×650MW級(jí)商用壓水堆核電廠。1.核能發(fā)電秦山二期（浙江）我國(guó)首座自主建設(shè)、自主建造、自主1.核能發(fā)電秦山三期（浙江）引進(jìn)加拿大重水堆技術(shù)建造的2×728MW級(jí)重水堆核電廠1.核能發(fā)電秦山三期（浙江）引進(jìn)加拿大重水堆技術(shù)建造的2×71.核能發(fā)電大亞灣核電廠（廣東）我國(guó)首座2×900MW級(jí)商用壓水堆核電廠。核島部分采用法國(guó)壓水堆技術(shù)。大亞灣核電廠年發(fā)電量約150億千瓦時(shí)，70％供香港，30％送廣東電網(wǎng)。1.核能發(fā)電大亞灣核電廠（廣東）我國(guó)首座2×900MW級(jí)商1.核能發(fā)電紅沿河核電站（遼寧）中國(guó)首次一次同意4臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；ㄔO(shè)的核電項(xiàng)目，是東北地區(qū)第一個(gè)核電站。采用的是在法國(guó)技術(shù)上改進(jìn)的壓水堆，是目前中國(guó)內(nèi)地應(yīng)用的最先進(jìn)的核電技術(shù)。1.核能發(fā)電紅沿河核電站（遼寧）中國(guó)首次一次同意4臺(tái)百萬(wàn)千瓦世界核電機(jī)組概況世界核電機(jī)組概況2.核武器及核動(dòng)力核武器是指利用能自持進(jìn)行核裂變或聚變反應(yīng)釋放的能量，產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的武器的總稱裂變武器（原子彈）聚變武器（氫彈）具有特定功能的核武器（中子彈和小型化核武器）2.核武器及核動(dòng)力核武器是指利用能自持進(jìn)行核裂變或聚變反應(yīng)釋2.核武器及核動(dòng)力《不擴(kuò)散核武器條約》1968年，59個(gè)國(guó)家簽署了《不擴(kuò)散核武器條約》目前，187規(guī)定：只有在1967年1月1日前爆炸核裝置的國(guó)家，才允許保留核武器。2.核武器及核動(dòng)力《不擴(kuò)散核武器條約》1968年，59個(gè)國(guó)家2.核武器及核動(dòng)力核動(dòng)力是利用可控核反應(yīng)來獲取能量，從而得到動(dòng)力，熱量和電能世界各國(guó)軍隊(duì)中的大部分潛艇及航空母艦都以核能為動(dòng)力2.核武器及核動(dòng)力核動(dòng)力是利用可控核反應(yīng)來獲取能量，從而得到3.核技術(shù)的廣泛應(yīng)用核技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面同位素的應(yīng)用2射線輻照的應(yīng)用3中子束的應(yīng)用4離子束的應(yīng)用5為核能源的開發(fā)服務(wù)13.核技術(shù)的廣泛應(yīng)用核技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面同位素的應(yīng)用4.核能的發(fā)展前景1核電的經(jīng)濟(jì)性能可與火電競(jìng)爭(zhēng)

2發(fā)展核電有利于減輕交通系對(duì)燃料運(yùn)輸?shù)呢?fù)擔(dān)3以核燃料代替煤和石油，有利于資源的合理利用4.核能的發(fā)展前景1核電的經(jīng)濟(jì)性能可與火電競(jìng)爭(zhēng)2發(fā)展核電有§8-5核廢物處理與核安全核廢物處理1核安全2§8-5核廢物處理與核安全核廢物處理1核安全22.核廢物類型1.核廢物處理1.核廢料：核燃料生產(chǎn)、加工和核反應(yīng)堆用過的不再需要的并具有放射性的廢料物理狀態(tài)分比活度分固體液體氣體高水平中水平低水平比活度：也稱為比放射性，指放射源的放射性活度與其質(zhì)量之比，即單位質(zhì)量(通常用重量表示)產(chǎn)品中所含某種核素的放射性活度。2.核廢物類型1.核廢物處理1.核廢料：核燃料生產(chǎn)、加工和核1.核廢物處理熱能釋放放射性特征射線危害3.核廢物特征1.核廢物處理熱能釋放放射性特征射線危害3.核廢物特征1.核廢物處理4.核廢料管理原則盡量減少不必要的廢料產(chǎn)生并開展回收利用對(duì)已產(chǎn)生的核廢料分類收集分別貯存和處理以穩(wěn)定的固化體形式貯存以減少放射性核素遷移擴(kuò)散向環(huán)境稀釋排放時(shí)必須嚴(yán)格遵守有關(guān)法規(guī)盡量減少容積以節(jié)約運(yùn)輸、貯存和處理的費(fèi)用1.核廢物處理4.核廢料管理原則盡量減少不必要的廢料產(chǎn)生并開1.核廢物處理5.處理核廢料的必要條件安全、永久地將核廢料封閉在一個(gè)容器里并保證數(shù)萬(wàn)年內(nèi)不泄露出放射性尋找一處安全、永久存放核廢料的地點(diǎn)，例如：花崗巖層、巖鹽層以及粘土層1.核廢物處理5.處理核廢料的必要條件安全、永久地將核廢料封