《新能源技術(shù)》課件-6核能

核能一、核能二、核電站三、中國核電現(xiàn)狀四、核事故1945年8月6日名為“小男孩”的原子彈。這個“小男孩”的巨大毀滅力，令日本廣島核爆中心方圓2公里內(nèi)所有建筑物全部被夷為平地。我國第一顆原子彈爆炸時的情景我國第一顆氫彈爆炸時的情景一、核能－－－原子核發(fā)生改變所產(chǎn)生的能量原子核（正）核外電子（負(fù)）質(zhì)子（正）中子（不帶電）2、聚變－

2個質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時釋放出能量的過程。

1、裂變－質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放能量的過程－－鏈?zhǔn)椒磻?yīng)例：原子彈例：氫彈、太陽－－熱核反應(yīng)聚變威力更大一、核能

當(dāng)原子核發(fā)生聚變或者是裂變時會出現(xiàn)質(zhì)量減少，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，減少的質(zhì)量會轉(zhuǎn)化為能量，因此發(fā)生聚變和裂變時釋放出巨大的能量。裂變：用高速運(yùn)動的中子轟擊鈾核，鈾核分裂為多個核，典型的反應(yīng)是分為鋇和氪，并放出3個中子。

1946-1948年我國物理學(xué)家錢三強(qiáng)夫婦從實(shí)驗(yàn)中觀察到鈾核的3分裂和4分裂現(xiàn)象。一、核能

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一、核能原子彈：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加控制大量原子核就會在極短時間里發(fā)生裂變，釋放出極大的能量，進(jìn)而產(chǎn)生毀滅性的破壞力。一、核能鈾核裂變的時候要放出一些中子，這些中子又可引起其它的鈾235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

1千克的鈾全部裂變釋放出2000噸的煤完全燃燒釋放的能量。200輛1千克一、核能

即輕原子核（例如氘和氚）結(jié)合成較重原子核（例如氦）時放出巨大能量。要發(fā)生聚變反應(yīng)必須讓輕核之間的距離達(dá)到10-15米。聚變：發(fā)生的條件：超高溫，因此也叫熱核反應(yīng)。一、核能氚核氘核氦核一個中子（隨能量釋放）在太陽內(nèi)部，氫核在極高溫度下聚變成氦核，在這過程中釋放出巨大能量。不過這種聚變過程，不是一次反應(yīng)就能完成的，要經(jīng)過幾次反應(yīng)才能把四個氫核聚合成一個氦核。太陽正是靠這種反應(yīng)以驚人的巨大功率，向宇宙空間輻射能量的。一、核能一、核能氫彈爆炸產(chǎn)生的蘑菇云一、核能二、核電站

優(yōu)點(diǎn)*16二、核電站1.核能發(fā)電不會造成空氣污染，不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。2.燃料儲量豐富。核裂變的主要燃料鈾和釷的儲量分別約為490萬噸和275萬噸，足可以用到聚變能時代。輕核聚變的燃料是氘和鋰，地球上海水中有40多萬億噸氘，地球上的鋰儲量有2000多億噸，鋰可用來制造氚，足夠人類在聚變能時代使用。3.核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲存都很方便。4.核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低,發(fā)電成本較其他發(fā)電方法較為穩(wěn)定。缺點(diǎn)1．核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，同時核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，對生態(tài)及民眾造成傷害。2．核能發(fā)電廠熱效率較低，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。3．核能電廠投資成本太大。4．興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。*17二、核電站

核反應(yīng)堆核裂變產(chǎn)生的大量的核能使水汽化變成水蒸氣，水蒸氣帶動汽輪機(jī)工作，汽輪機(jī)推動發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了核能向電能的轉(zhuǎn)化。二、核電站核電站：是利用可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放出能量發(fā)電。核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核能熱能機(jī)械能電能二、核電站

目前商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核裂變而發(fā)電的。

核電站一般分為兩部分：利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島（包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)）和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島（包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)）。核電站使用的燃料一般是放射性重金屬：鈾、钚。

現(xiàn)在使用最普遍的民用核電站大都是壓水反應(yīng)堆核電站，它的工作原理是：用鈾制成的核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行裂變并釋放出大量熱能；高壓下的循環(huán)冷卻水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)生成蒸汽，推動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能。二、核電站核電站的能量轉(zhuǎn)換過程二、核電站核電站常見的反應(yīng)堆堆型目前常見的核電站反應(yīng)堆堆型有輕水堆（包括壓水堆與沸水堆）、重水堆、石墨氣冷堆以及快中子增殖堆等。其中壓水堆核電站是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型，現(xiàn)在世界上已運(yùn)行的核電站堆型中壓水堆核電站約占總數(shù)的62%。下面以壓水反應(yīng)堆為例，介紹核電站的工作原理。二、核電站1、壓水堆核電站原理圖二、核電站2、壓水堆核電站主要設(shè)備

壓水堆核電站主要設(shè)備除反應(yīng)堆外，還有主泵機(jī)組、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組、應(yīng)急冷卻系統(tǒng)等。二、核電站核反應(yīng)堆：是能維持可控鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)，以實(shí)現(xiàn)核能利用的裝置。核反應(yīng)堆二、核電站主泵機(jī)組：是一回路中高速轉(zhuǎn)動的設(shè)備。通過推動冷卻劑流動將反應(yīng)堆熱量送到蒸汽發(fā)生器，傳遞給二回路給水。主泵二、核電站蒸汽發(fā)生器：是將反應(yīng)堆的熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱交換設(shè)備。二、核電站穩(wěn)壓器：是一回路冷卻水容積變化的補(bǔ)償設(shè)備，其功能是調(diào)節(jié)和控制一回路系統(tǒng)冷卻劑的工作壓力。穩(wěn)壓器二、核電站汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組：是二回路系統(tǒng)的主要設(shè)備。由汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器和中間汽水分離加熱器組成。二、核電站應(yīng)急冷卻系統(tǒng)：由注射系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)組成，一旦得到失水事故的信號后，安全注射系統(tǒng)向反應(yīng)堆內(nèi)注射高壓含硼水，噴淋系統(tǒng)向安全殼噴水和化學(xué)藥劑?？梢跃徑馐鹿屎蠊拗剖鹿事?。二、核電站安全殼：控制和限制放射性物質(zhì)擴(kuò)散，以及防止外部撞擊事件產(chǎn)生的危害，保護(hù)周圍環(huán)境免遭放射性物質(zhì)的傷害。萬一發(fā)生反應(yīng)堆失水事故時，是防止裂變產(chǎn)物釋放的最后一道屏障。一般為帶鋼襯里的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土厚壁結(jié)構(gòu)。

目前已建成的核電站，其安全殼結(jié)構(gòu)有單殼和雙殼兩種結(jié)構(gòu)形式。二、核電站32三、中國核電現(xiàn)狀中國目前已擁有在運(yùn)行核電站46座，還有20多座核電站正在緊鑼密鼓的建設(shè)當(dāng)中。332019年1~12月全國累計(jì)發(fā)電量為71422.10億千瓦時，運(yùn)行核電機(jī)組累計(jì)發(fā)電量為3481.31億千瓦時，約占全國累計(jì)發(fā)電量的4.88%（如核電能占比圖）。與燃煤發(fā)電相比，核能發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤10687.62萬噸，減少排放二氧化碳28001.57萬噸，減少排放二氧化硫90.84萬噸，減少排放氮氧化物79.09萬噸。我國能源發(fā)電量構(gòu)成大亞灣核電站秦山核電站四、核事故

自世界第一座核電站算起，核能在提供能量的同時，核電站事故、放射性物質(zhì)泄漏等災(zāi)難性事故時有發(fā)生。

重大核安全事故發(fā)生三次。

37美國三里島核事故1979年3月28日凌晨4時，美國賓夕法尼亞州的三里島核電站第2組堆心壓力和溫度驟然升高，大量放射性物質(zhì)溢出。此事故為核事故的第五級。（核事故共7個級別，級別越高，危害越大）約20萬人撤出這一地區(qū)，美國各大城市紛紛舉行集會示威，要求停建或關(guān)閉核電站。美國政府不得不重新檢查發(fā)展核動力計(jì)劃，其核電發(fā)展遭遇重大挫折。38發(fā)生事故的三里島核電站39切爾諾貝利核事故曾被認(rèn)為是世界上最安全、最可靠的核電站。但1986年4月26日，核電站的第4號核反應(yīng)堆在進(jìn)行半烘烤實(shí)驗(yàn)中突然發(fā)生失火，引起爆炸，據(jù)估算，核泄漏事故后產(chǎn)生的放射污染相當(dāng)于日本廣島原子彈爆炸產(chǎn)生的放射污染的100倍。爆炸使機(jī)組被完全損壞，8噸多強(qiáng)輻射物質(zhì)泄露，塵埃隨風(fēng)飄散，致使俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區(qū)遭到核輻射的污染。40切爾諾貝利核事故輻射危害嚴(yán)重，導(dǎo)致事故后前3個月內(nèi)有31人死亡，之后15年內(nèi)有6-8萬人死亡，13.4萬人遭受各種程度的輻射疾病折磨，方圓30公里地區(qū)的11.5萬多民眾被迫疏散。現(xiàn)在切爾諾貝利仍未從災(zāi)難中恢復(fù)，這座城市也隨之變成永久的“死城”。切爾諾貝利也成為了核事故的代名詞41切爾諾貝利核電站42日