1、新能源能源驕子核能v附帶視頻（視頻在百度視頻中搜索一下就可以）v核能發(fā)電原理視頻（時(shí)長3分01秒）v揭秘核泄漏（時(shí)長22分42秒）v三維演示日本核電站工作原理及爆炸原理（時(shí)長1分01秒）什么是核及核能裂變和聚變裂變和聚變原子原子核子核子原子核原子核電電 子子質(zhì)子質(zhì)子中子中子 核子之間存在非常強(qiáng)大的核力作用，因此原子核核子之間存在非常強(qiáng)大的核力作用，因此原子核十分牢固。但是原子核是可以改變的，有些原子核在十分牢固。但是原子核是可以改變的，有些原子核在發(fā)生變化過程中會(huì)釋放出巨大的能量，這就是核能。發(fā)生變化過程中會(huì)釋放出巨大的能量，這就是核能。18961896年法國物理學(xué)家年法國物理學(xué)家A.HA.H

2、發(fā)現(xiàn)鈾的天發(fā)現(xiàn)鈾的天然放射現(xiàn)象，并因此獲得然放射現(xiàn)象，并因此獲得19031903年年諾貝爾獎(jiǎng)。諾貝爾獎(jiǎng)。愛因斯坦提出右側(cè)公式，這一公式愛因斯坦提出右側(cè)公式，這一公式表明，少量的質(zhì)量可以轉(zhuǎn)換為十表明，少量的質(zhì)量可以轉(zhuǎn)換為十分巨大的能量，揭示了核能來源分巨大的能量，揭示了核能來源的物理規(guī)律，為核能的開發(fā)利用的物理規(guī)律，為核能的開發(fā)利用理論基礎(chǔ)正因此奠定了其在物理論基礎(chǔ)正因此奠定了其在物理界的地位。理界的地位。2mcE 偉大的發(fā)現(xiàn)這就是鈾v1938 年，德國物理化年，德國物理化學(xué)家哈恩和施特拉斯曼學(xué)家哈恩和施特拉斯曼發(fā)現(xiàn)了鈾發(fā)現(xiàn)了鈾235 的裂變的裂變現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 這個(gè)能量來源于原子核這個(gè)能量來源于

3、原子核內(nèi)核子的結(jié)合能，它恰內(nèi)核子的結(jié)合能，它恰好等于核裂變時(shí)的質(zhì)量好等于核裂變時(shí)的質(zhì)量虧損。這一發(fā)現(xiàn)，使核虧損。這一發(fā)現(xiàn)，使核能的利用走向現(xiàn)實(shí)。能的利用走向現(xiàn)實(shí)。mnmBmAmUm)(5 . 2)()()(235MeVmCQ2002重核裂變與輕核聚變核裂變：被中子擊中時(shí)，大原子核分裂成數(shù)個(gè)小原子核，這個(gè)過程會(huì)釋放能量。核聚變：數(shù)個(gè)小原子核結(jié)合并釋放能量。nHHH10423121nXeSrnU10136549038102359210 根據(jù)原子核鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的原理，在意大利物理學(xué)家費(fèi)米根據(jù)原子核鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的原理，在意大利物理學(xué)家費(fèi)米的領(lǐng)導(dǎo)下，世界上第一座原子核反應(yīng)堆于的領(lǐng)導(dǎo)下，世界上第一座原子核

4、反應(yīng)堆于 1942 年年12月月6日芝加日芝加哥大學(xué)試驗(yàn)成功，把人類帶進(jìn)了原子能時(shí)代。哥大學(xué)試驗(yàn)成功，把人類帶進(jìn)了原子能時(shí)代。 太陽的能量來自太陽內(nèi)部的核聚變，太陽的能量來自太陽內(nèi)部的核聚變，地球的能量主要來自太陽能。地球的能量主要來自太陽能。氘和氚發(fā)生聚變后，2個(gè)原子核結(jié)合成1個(gè)氦原子核，并放出1個(gè)中子和0.176億電子伏特能量。石油石油 40年年天然氣天然氣 5 0 年年煤煤 炭炭 240年年為什么要開發(fā)核能沒有了后核能的優(yōu)勢v原料來源豐富 v單位質(zhì)量釋放的能量超高v核能使用體積小，使用時(shí)間長v清潔，污染幾乎可以不計(jì)v核能相關(guān)的衍生行業(yè)多，有效解決就業(yè)問題v國家相關(guān)政策的大力支持v核能是地

5、球上儲(chǔ)量最豐富的能源，又是高度濃集的能源。地球上已探明的核裂變?nèi)剂?，即鈾礦和釷礦資源，按其所含能量計(jì)算，相當(dāng)于有機(jī)燃料的20倍，只要及時(shí)開發(fā)利用，便有能力替代后續(xù)有機(jī)燃料。更進(jìn)一步說，地球上還存在大量的聚變核燃料氘，能通過聚變反應(yīng)產(chǎn)生核能。1t氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于1100萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，氘即重水中的“重氫”，普通水中有七千分之一的重水，故地球上存在約40萬億t氘。所以聚變反應(yīng)堆成功以后，能源真可謂取之不盡，用之不竭，人類將不再為能源問題所困擾。原料來源豐富 單位質(zhì)量釋放的能量高v燃燒產(chǎn)生的能量大，1kg氘和氚相當(dāng)于1萬噸的優(yōu)質(zhì)煤。v1L水中含0 .03g氘，這些氘通過熱核反應(yīng)產(chǎn)生的熱量相當(dāng)300

6、L汽油的。v1座100萬kW 的燃煤火電機(jī)組每天需燒煤約1萬t，1年約需300萬t，而1座lOOkW 的核電機(jī)組每年僅需核燃料30 t，可見核燃料運(yùn)輸量僅是煤運(yùn)輸量的十萬分之一，大大減輕交通運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。 v經(jīng)典案例核電池又叫“放射性同位素電池”，它是通過半導(dǎo)體換能器將同位素在衰變過程中不斷地放出具有熱能的射線的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏圃於?v核電池已成功地用作航天器的電源、心臟起搏器電源和一些特殊軍事用途。2012年8月7日，美國好奇號(hào)火星車抵達(dá)火星，核電池壽命可達(dá)14年。v美國密蘇里大學(xué)計(jì)算機(jī)工程系教授權(quán)載完(音)率領(lǐng)的研究組成功為“核電池”瘦身，教授組研發(fā)出的核電池只是略大于1美分硬幣(直徑1.

7、95厘米，厚1.55毫米)，但電力是普通化學(xué)電池的100萬倍 。法國“夏爾戴高樂”號(hào)航空母艦（CharlesdeGaulleR91）是一艘隸屬于法國海軍（MarineNationale）的核動(dòng)力航空母艦。航母長261.5米，寬31.5米，飛行甲板最寬64.4米，吃水8.5米，標(biāo)準(zhǔn)排水量35500噸，滿載排水量39680噸，2座核反堆，8.3萬馬力，航速27節(jié)，核反應(yīng)堆加一次燃料可工作5年以上。清潔，污染幾乎可以不計(jì)v核電是清潔的能源，有利于保護(hù)環(huán)境。目前世界上大量燃燒有機(jī)燃料的后果是足堪憂慮的。燃燒后排出大量的二氧化硫、二氧化碳、氧化亞氮等氣體，不僅直接危害人體健康和農(nóng)作物生長，還導(dǎo)致酸雨和大

8、氣層的“溫室效應(yīng)”，破壞生態(tài)平衡。v自從有了你，我的生活變得更美麗環(huán)境污染 小劑量放射線照射，并謹(jǐn)慎地加以控制，小劑量放射線照射，并謹(jǐn)慎地加以控制，射線也可以為人類做許多事。射線也可以為人類做許多事。放射性同位素發(fā)出的射線可用于醫(yī)學(xué)診斷和治療放射性同位素發(fā)出的射線可用于醫(yī)學(xué)診斷和治療人類對(duì)放射線的誤解人類對(duì)放射線的誤解放射性同位素發(fā)出的射線已用于改良農(nóng)作物品種放射性同位素發(fā)出的射線已用于改良農(nóng)作物品種這是真的嗎放射性同位素發(fā)出的射線已用于食品保鮮放射性同位素發(fā)出的射線已用于食品保鮮國家政策鼓勵(lì)合理開發(fā)利用2012年7月，國務(wù)院公布“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，提出“到2015年，掌握先

9、進(jìn)核電技術(shù)，提高成套裝備制造能力，實(shí)現(xiàn)核電發(fā)展自主化；核電運(yùn)行裝機(jī)達(dá)到4000萬千瓦。包括三代在內(nèi)的核電裝備制造能力穩(wěn)定在1000萬千瓦以上。到2020年，形成具有國際競爭力的百萬千瓦級(jí)核電先進(jìn)技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)、裝備制造能力”。補(bǔ)充：世界核能利用分布v據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)公布的數(shù)據(jù)，到2004年，全球共有30個(gè)國家擁有核電站，總數(shù)為442座，它們的總發(fā)電量占全球發(fā)電總量的比重為16。擁有核電站最多的五個(gè)國家分別為美國（104座）、法國（59座）、日本（54座）、俄羅斯（30座）和英國（27座）。例外，有五個(gè)國家的電力供應(yīng)主要依賴于核電站，分別是：立陶宛（80）、法國（76）、斯洛伐克（57）、比利時(shí)

10、（55）和瑞典（50）。目前全球在建的核電站共有27座，其中的大部分18座位于亞洲。中國現(xiàn)有核電站6座。 核能利用方式核電廠（核能利用的最主要途徑之一）核動(dòng)力運(yùn)輸核武器（維護(hù)世界和平專用）核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化核能核能內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械能機(jī)械能電能電能核能的和平利用核能的和平利用核電站核電站1954年年3月月1日，美國在太平洋上的比基尼島進(jìn)行了日，美國在太平洋上的比基尼島進(jìn)行了一次威力巨大的氫彈爆炸實(shí)驗(yàn)，一次威力巨大的氫彈爆炸實(shí)驗(yàn)，這顆氫彈產(chǎn)生的破壞力是投向廣島的原子彈的這顆氫彈產(chǎn)生的破壞力是投向廣島的原子彈的750倍。倍。核能利用的隱患 很多元素（尤其是很多元素（尤其

11、是8282號(hào)以上的元素）的原子核號(hào)以上的元素）的原子核都會(huì)向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，都會(huì)向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，如如 a a 射線、射線、b b 射線和射線和 g g 射線。射線。射線：氦核（帶射線：氦核（帶2個(gè)單位正電荷）個(gè)單位正電荷）射線：高速運(yùn)動(dòng)的電子（帶射線：高速運(yùn)動(dòng)的電子（帶 1 個(gè)單位負(fù)電荷）個(gè)單位負(fù)電荷）射線：能量很高波長很短的電磁波（不帶電）射線：能量很高波長很短的電磁波（不帶電） 大劑量放射線對(duì)人畜會(huì)造成很大的傷害；所以大劑量放射線對(duì)人畜會(huì)造成很大的傷害；所以核電站需要建很厚的混凝土防護(hù)層，防止放射線照核電站需要建很厚的混凝土防護(hù)層，防止放射線照

12、射對(duì)人體造成傷害，并且要防止放射性物質(zhì)泄漏造射對(duì)人體造成傷害，并且要防止放射性物質(zhì)泄漏造成放射性污染。成放射性污染。收到核輻射40年的日本人核輻射環(huán)境影響事例核輻射環(huán)境影響事例v19861986年年4 4月月2626日前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站發(fā)生的事日前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站發(fā)生的事故是迄今為止世界核電史上最嚴(yán)重的一次事故，據(jù)故是迄今為止世界核電史上最嚴(yán)重的一次事故，據(jù)調(diào)查，事故原因除了管理不善，違反安全規(guī)范外，調(diào)查，事故原因除了管理不善，違反安全規(guī)范外，還因?yàn)樵摵苏静捎玫氖鞘兴?，堆芯溫度高，還因?yàn)樵摵苏静捎玫氖鞘兴?，堆芯溫度高?0002000噸石墨的工作溫度是噸石墨的工作溫度是70

13、0700，一旦失去冷卻，一旦失去冷卻，石墨本身就會(huì)燃料爆炸，又沒有壓力殼和安全殼這石墨本身就會(huì)燃料爆炸，又沒有壓力殼和安全殼這兩道屏障，因而一旦發(fā)生事故，放射性物質(zhì)極易外兩道屏障，因而一旦發(fā)生事故，放射性物質(zhì)極易外泄。泄。一個(gè)人每年從食品、水、空氣、宇宙射線、地殼、住宅建筑以及看電視、帶一個(gè)人每年從食品、水、空氣、宇宙射線、地殼、住宅建筑以及看電視、帶夜光表、吸煙、夜光表、吸煙、x光檢查等天然輻射源和人工輻射源獲得的個(gè)人輻照劑量當(dāng)量光檢查等天然輻射源和人工輻射源獲得的個(gè)人輻照劑量當(dāng)量總共約為總共約為2.3mSv左右，而核電站廠區(qū)內(nèi)每年提供的個(gè)人輻照劑量當(dāng)量只有左右，而核電站廠區(qū)內(nèi)每年提供的個(gè)人

14、輻照劑量當(dāng)量只有0.010.05mSv，距離廠區(qū)，距離廠區(qū)1.5公里處只有公里處只有0.007mSv，距離，距離10公里處則只有公里處則只有0.001mSv。u第一層是燃料芯塊。每塊高第一層是燃料芯塊。每塊高10mm，直，直徑徑 6mm（或（或5mm），）， 芯塊里面是很小芯塊里面是很小顆粒燃料燒結(jié)起來的。顆粒燃料燒結(jié)起來的。u第二層是把芯塊裝在不銹鋼做的空心第二層是把芯塊裝在不銹鋼做的空心棒內(nèi)。棒內(nèi)。u第三層是把所有的燃料棒裝在一個(gè)直第三層是把所有的燃料棒裝在一個(gè)直徑為徑為3 米的不銹鋼壓力殼內(nèi)，蓋上蓋子。米的不銹鋼壓力殼內(nèi)，蓋上蓋子。u第四層是安全殼，它由一米厚的鋼筋第四層是安全殼，它由一

15、米厚的鋼筋混凝混凝 土建成。土建成。核能與有機(jī)燃料相比，具有無法取代的優(yōu)點(diǎn)核能與有機(jī)燃料相比，具有無法取代的優(yōu)點(diǎn)核能的安全性四重保障要和平利用核聚變能，就要使熱核反要和平利用核聚變能，就要使熱核反應(yīng)的能量有控制地釋放。應(yīng)的能量有控制地釋放。氫彈是利用核聚變制成，但它的能量是一氫彈是利用核聚變制成，但它的能量是一下子釋放。在下子釋放。在1億度高溫下，氘、氚燃料是億度高溫下，氘、氚燃料是“高溫等離子體高溫等離子體”，任何容器都無法承受，任何容器都無法承受此高溫，因此要有辦法盛裝和約束等離子此高溫，因此要有辦法盛裝和約束等離子體。體。有兩種途徑：有兩種途徑：磁約束和慣性約束磁約束和慣性約束受控核聚變

16、一是磁約束：一是磁約束： 用強(qiáng)磁場將低密度的氘、用強(qiáng)磁場將低密度的氘、氚核長時(shí)間約束在預(yù)氚核長時(shí)間約束在預(yù)先充滿等離子體的空先充滿等離子體的空間中，將等離子體與間中，將等離子體與容器隔離，熱能也就容器隔離，熱能也就很好地保存在等離子很好地保存在等離子體中。體中。v托卡馬克(Tokamak)是一種利用磁約束來實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)性容器。它的名字 Tokamak 來源于環(huán)形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、線圈(kotushka)。最初是由位于蘇聯(lián)莫斯科的庫爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等人在20世紀(jì)50年代發(fā)明的。v托卡馬克的中央是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈。在通

17、電的時(shí)候托卡馬克的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。托卡馬克裝置Tokamak Fusion Test Reactor, 1989, USA托卡馬克裝置Glowing Plasma inside the Tokamak Fusion Test Reactor托卡馬克裝置Glowing Plasma inside the Tokamak Fusion Test Reactor受控核聚變二是慣性約束：二是慣性約束： 用燃料自身的慣性，在極用燃料自身的慣性，在極短的時(shí)間內(nèi)（如短的時(shí)間內(nèi)（如1010-10-10s s）使）使某一氘氚混合的小球迅速某一氘氚混合的小球迅速升