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这是一个关于核能核电概述PPT,这节课主要是了解1.概述2.原子核物理基础3.核反应堆及核燃料4.核能利用技术5.核废物处理与核安全6.核能利用发展现状和趋势等等介绍。核能(或称 原子能)是通过核反应从 原子核释放的能量,符合 阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ,其中E=能量,m=质量,c= 光速。核能可通过三种 核反应之一释放:1、 核裂变,较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变,较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、 核衰变,原子核自发衰变过程中释放能量。核能( nuclear energy)是人类历史上的一项伟核能大发现,这离不开早期西方科学家的探索发现,他们为核能的发现和应用奠定了基础。可一直追溯到19世纪末英国物理学家 汤姆逊发现电子开始,人类逐渐揭开了原子核的神秘面纱,欢迎点击下载核能核电概述PPT哦。
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核 能
——一种新型能源
目录
1.概述
2.原子核物理基础
3.核反应堆及核燃料
4.核能利用技术
5.核废物处理与核安全
6.核能利用发展现状和趋势
一. 概述
1.核能的应用历史
核能是人类历史上的一项伟大发明,这离不开早期西方科学家的探索发现,他们为核能的应用奠定了基础。
19世纪末 英国物理学家汤姆逊发现了电子。
1895年 德国物理学家伦琴发现了X射线。
1896年 法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。
1898年 居里夫人发现新的放射性元素钋。
1902年 居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭。
1905年 爱因斯坦提出质能转换公式。
1914年 英国物理学家卢瑟福通过实验,确定氢原子核是一个正电荷单元,称为质子。
1938年 德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核,发现了核裂变现象。
1942年12月2日 美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。
1945年8月6日和9日 美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。
1954年 苏联建成了世界上第一座核电站------奥布灵斯克核电站。
在1945年之前,人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。二战时,原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。
2. 核 能 发电
英文:nuclear electric power generation
3.核能的发电原理
核能发电的 能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除 去消耗,至少有一个中子能引起另一个原子核裂变,使裂变自持地进行,则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。
4.核能发电的优缺点
优点:
1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到 大气中,因此核能发电不会造成空气污染。
2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。
3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。
4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用 的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。
5.核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。
缺点:
1.核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。
2.核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。
3.核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。
4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。
5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。
6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态、及民众造成伤害
核资源利用
海洋核资源
核能是人类最具希望的未来能源。目前人们开发核能的途径有两条:一是重元素的裂变,如铀的裂变;二是轻元素的聚变,如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术,己得到实际性的应用;而轻元素聚变技术,也正在积极研制之中。可不论是重元素铀,还是轻元素氘、氚,在海洋中都有相当巨大的储藏量。
另外,“能源金属”锂是用于制造氢弹的重要原料。如果人类一直致力的受控热核聚变的研究得以解决,从海水中大规模提取重水一旦实现,海洋就能为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。
月球的核应用
早在20世纪60年代末和70年代初,美国阿波罗飞船登月时,6次带回368.194千克的月球岩石和尘埃。科学家将月球尘埃加热到3000华氏度时,发现有氦等物质。经进一步分析鉴定,月球上存在大量的氦-3。科学家在进行了大量研究后认为,采用氦-3的聚变来发电,会更加安全。
有关专家认为,氦-3在地球上特别少,但是月球上很多,光是氦-3就可以为地球开发1万-5万年用的核电。地球上的氦-3总量仅有10-15吨,可谓奇缺。但是,科学家在分析了从月球上带回来的月壤样品后估算,在上亿年的时间里,月球保存着大约5亿吨氦-3,如果供人类作为替代能源使用,足以使用上千年。
二.原子核物理基础
1.原子核物理发展介绍
1919年,卢瑟福等人发现用α射线轰击氮核时释放出质子,首次实现人工核反应。此后用射线引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。初期取得的重大成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的制备。原子核是由中子和质子组成的。中子的发现不仅为核结构的研究提供必要的前提,还因为它不带电荷,不受核电荷的排斥,容易进入原子核而引起中子核反应,成为研究原子核的重要手段。30年代中,人们还从对宇宙线的观测发现正电子和“介子”(后称μ子),这些发现是粒子物理学的先河。
20年代后期,开始探讨加速带电粒子的原理。30年代初,静电、直线和回旋等类型的粒子加速器已具雏形,在高压倍加器上实现初步核反应。利用加速器可以获得束流更强、能量更高和种类更多的射线束,大大扩展了核反应的研究,使加速器逐渐成为研究原子核、应用核技术的必要设备。
2.原子核物理基础理论
1.核裂变
核裂变,又称核分裂,是指由重的原子,主要是指铀或钚,分裂成较轻的原子的一种核反应形式。
2.核聚变
核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
3.核衰变
核衰变(nuclear decay),是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。认识原子核的重要途径之一。
三.核反应堆及核燃料
1.核反应堆
核反应堆,又称为原子反应堆或反应堆,是能维持可控自持链式核裂变反应,装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。
2.核燃料
核燃料(nuclear fuel),可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。重核的裂变和轻核的聚变是获得实用铀棒核能的两种主要方式。铀233、铀235和钚239是能发生核裂变的核燃料,又称裂变核燃料。
四.核能利用技术
1.核能发电
英文:nuclear electric power generation
利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。
2.核武器及核动力
A.核武器
核武器,利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用,以及造成大面积放射性污染,阻止对方军事行动以达到战略目的的巨大杀伤力武器。主要包括裂变武器(第一代核武器,通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹,分为两级及三级式)。亦有些还在武器内部放入具有感生放射的轻元素,以增大辐射强度扩大污染,或加强中子放射以杀伤人员(如中子弹)。核武器也叫核子武器或原子武器。
B.核动力
核动力(英语:Nuclear power,也称原子能)是利用可控核反应来获取能量,从而得到动力、热量和电能。
3.核技术的广泛应用
1.为核能源的开发服务
2. 同位素的应用
3.射线辐照的应用
4.中子束的应用
5.离子束的应用
4.核能的发展前景
1.核电的经济可与火电竞争
2.发展核电有利于减轻交通系统对燃料运输的负担
3.以核燃料代替石油和煤,有利于资源的合理利用
五.核废物处理与核安全
1.核废物处理
1.核废料处理原则和基本思路
安全、永久地处理核废料有两个必需条件:首先要安全、永久地将核废料封闭在一个容器里,并保证数万年内不泄露出放射性。 其次,要寻找一处安全、永久存放核废料的地点。这个地点要求物理环境特别稳定,长久地不受水和空气的侵蚀,并能经受住地震、火山、爆炸的冲击。
目前,核废料的处理,国际上通常采用海洋和陆地两种方法处理核废料。一般是先经过冷却、干式储存,然后再将装有核废料的金属罐投入选定海域4000米以下的海底,或深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中。
2.核安全
核安全包括为了防止核辐射事故以及限制发生事故以后的后果的措施。需要采取核安全措施的设施包括核能发电厂和其它的核设施、以及医用、发电用、工业用和军用的核物质的运输、使用与储存。
由于需要保密等各种原因,核武器的安全和使用核物质的军用研究的安全不会由那些负责平民安全的机构负责。
广义的核安全是指涉及核材料及放射性核素相关的安全问题,目前包括放射性物质管理、前端核资源开采利用设施安全、核电站安全运行、乏燃料后处理设施安全及全过程的防核扩散等议题。
狭义的核安全是指在核设施的设计、建造、运行和退役期间,为保护人员、社会和环境免受可能的放射性危害的所采取的技术和组织上的措施的综合。该措施包括:确保核设施的正常运行,预防事故的发生,限制可能的事故后果。
六. 中国核能发展的趋势
核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能,每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。例如,一座100万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨,而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。核电的另一个优势是干净、无污染,几乎是零排放,对于发展迅速环境压力较大的中国来说,再合适不过。
中国正在加大能源结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体,清洁优质能源的比重偏低。
从核电发展总趋势来看,中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行,当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。具体地说就是,近期发展热中子反应堆核电站;为了充分利用铀资源,采用铀钚循环的技术路线,中期发展快中子增殖反应堆核电站;远期发展聚变堆核电站,从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。
总结
核能发电风险与机遇并存,任何事情都有利有弊,人类探索自身能源发展的道路是曲折的,我相信在未来核能一定会是人类我们高效安全的能源
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