核反應(yīng)堆工程主講教師：胡朝霞

anfanyhu@環(huán)化樓117教材：閻昌琪，曹欣榮等編，核反應(yīng)堆工程，哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004參考書籍：凌備備，楊延洲主編，核反應(yīng)堆工程原理，

北京：原子能出版社，1982謝仲生編著，

核反應(yīng)堆物理分析，西安：西安交大出版社，2004馬進，王兵樹，馬永光編著，核能發(fā)電原理，北京：中國電力出版社，2007方杰主編，輻射防護導(dǎo)論，北京：原子能出版社，1991朱繼洲等編著，核反應(yīng)堆安全分析，西安：西安交大出版社，2000本課程的目的及要求對與核反應(yīng)堆有關(guān)的知識及問題作全面的介紹：了解核能發(fā)展的動向并掌握核反應(yīng)堆的有關(guān)知識探討核反應(yīng)堆的發(fā)展趨勢探索我國核能的發(fā)展方向熟：熟練掌握核反應(yīng)堆物理、結(jié)構(gòu)材料、核熱工及核安全的基本專業(yè)知識新：通過學(xué)習和閱讀了解核反應(yīng)堆的最新發(fā)展思：對核反應(yīng)堆的發(fā)展有深入思索核科學(xué)技術(shù)范圍核科學(xué)技術(shù)核燃料工藝技術(shù)乏燃料后處理技術(shù)核安全輻射防護技術(shù)放射性三廢處理與處置技術(shù)核設(shè)施退役核技術(shù)應(yīng)用核輻射物理與技術(shù)反應(yīng)堆工程技術(shù)等離子物理學(xué)粒子加速器裂變堆技術(shù)聚變堆技術(shù)裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料與工藝技術(shù)放射性三廢處理與處置技術(shù)核反應(yīng)堆熱工核燃料與工藝技術(shù)核反應(yīng)堆控制技術(shù)核安全輻射防護技術(shù)核反應(yīng)堆工程核反應(yīng)堆物理核反應(yīng)堆工程乏燃料后處理技術(shù)裂變堆工程技術(shù)核聚變工程技術(shù)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料與工藝技術(shù)核燃料與工藝技術(shù)核反應(yīng)堆控制技術(shù)核反應(yīng)堆物理乏燃料后處理技術(shù)課程內(nèi)容提綱緒論（3學(xué)時）第一章核反應(yīng)堆的核物理基礎(chǔ)（8學(xué)時）第二章核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料（5學(xué)時）第三章核反應(yīng)堆熱工（5學(xué)時）第四章核反應(yīng)堆安全（8學(xué)時）第五章新型核動力堆技術(shù)（3學(xué)時）緒論什么是核能？關(guān)于核能你的聯(lián)想是什么？核能——無窮的能源核裂變反應(yīng)核裂變能如全部利用，能供使用2400-2800年所釋放的能量比全世界現(xiàn)有能源總量放出的能量大千萬倍。如實現(xiàn)可控核聚變，能供使用上千億年。核聚變反應(yīng)核聚變能40萬億噸2000多億噸氘，鋰鈾、釷礦你的聯(lián)想--福？禍？核電站提供17％的清潔電能√核安全問題×三哩島切爾諾貝利核電事故核廢料處置×核動力與核武器？核潛艇，核動力航母日本廣島，長崎原子彈伊朗，朝鮮的核設(shè)施核電分布為什么核能能發(fā)展存在在爭議？化石能能源-習以為常幾百年，上上百年歷史史，依賴性性強對環(huán)境境影響逐步步顯現(xiàn)（溫溫水煮青蛙蛙）可再生生能源-歷史久遠能量密度小小，分散受經(jīng)濟濟性制約核能-愛憎分明，，毀譽參半半歷史短，能能量大，潛潛在風險大大能量表表現(xiàn)形式神神秘，未知知和不確定定性大生命周周期長，影影響久遠核能是不可可或缺的替替代能源經(jīng)濟可持續(xù)續(xù)發(fā)展的要要求和全球球變暖的環(huán)環(huán)境壓力為為核能的發(fā)發(fā)展開辟了了新的機遇遇。核電：當前最理想想、最可行行的非化石石替代能源源。聚變能：取之不盡，，用之不竭竭的永久清清潔能源。?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)-核裂變的實實現(xiàn)1896年法國人（（H.Bequerrel)發(fā)現(xiàn)(鈾)發(fā)射性1903年皮埃爾居居里夫婦與與他獲諾貝貝爾物理獎獎(釙鐳),1911居里夫人第第二次獲獎獎(化學(xué)獎,放射性射線線性質(zhì))1919年英國人(E.Rutherford)實現(xiàn)人為核核反應(yīng)(放射性,原子結(jié)構(gòu)的的奠基人,劍橋大學(xué)卡卡文迪什實實驗室主任任,1908年諾貝爾化化學(xué)獎)1932年英國人(查德威克)發(fā)現(xiàn)中子1935年獲諾貝爾爾物理學(xué)獎獎,劍橋大學(xué)卡卡文迪什實實驗室1938年德國人(哈恩等)實現(xiàn)核裂變變獲得1944年諾貝爾化化學(xué)獎HenryBecquerel(1852-1908)貝克勒爾發(fā)發(fā)現(xiàn)放射性的底底片ErnestRutherford(1871-1937)SirJamesChadwick(1891-1974)1939年(約里奧－居居里夫婦,費米)證明鈾核分分裂過程放放出2－3個中子，確確定了自持持鏈式反應(yīng)應(yīng)的可行性性。約里奧－居居里夫婦獲獲得了1935年度的諾貝貝爾化學(xué)獎獎,(中子,正電子兩次次失去獲獎獎機會);費米,1938年獲諾貝爾爾物理學(xué)獎獎,用中子代替替α粒子對周期期表上的元元素逐一攻攻擊直到鈾鈾，發(fā)現(xiàn)了了中子引起的的人工放射射性，還觀察了了到中子慢化現(xiàn)現(xiàn)象。1942年12月2日在芝加哥大大學(xué)建成世世界上第一座可控控原子核裂裂變鏈式反反應(yīng)堆。MariaSk??odowska-Curie（1867-1934）EnricoFermi(1901-1954)ErnestRutherford(1871-1937)AlbertEinstein(1879-1955)SirJ.J.Thomson(1856-1940)SirJamesChadwirk(1891-1974)師生關(guān)系師生關(guān)系NielsBohr1885-1962）師生關(guān)系錢三強（1913-1992）IrèneJoliot-Curie（1897-1956）師生關(guān)系師生關(guān)系EnricoFermi(1901-1954)核能的最初初應(yīng)用－核核武器1939年二戰(zhàn)爆發(fā)發(fā)，美、英英、德等國國研究原子子彈1942年12月建成世界界第一座核核反應(yīng)堆之之后美國建建成三座石石墨水冷生生產(chǎn)堆。生生產(chǎn)原子彈彈所需的钚钚。同時用用電磁分離離法生產(chǎn)高高富集鈾。。1945年美國制成成三顆原子子彈。一顆顆用于試驗驗，另兩顆顆分別投落落在日本的的廣島和長長崎。1952年研制氫彈彈成功。蘇、英、法法分別于1949、1952、1960年爆炸原子子彈。后來來爆炸了氫氫彈。美國1955年建成世界界上第一艘艘核潛艇，，蘇聯(lián)1959年建成核潛潛艇。蘇、、美近500艘核潛艇（（700個反應(yīng)堆））。美、俄、法法擁有核動動力航空母母艦。為美美國遠程攻攻擊的主力力。壓水堆堆動力。中國于1964年10月16日，1967年6月17日成功地爆爆炸了原子子彈和氫彈彈。中國于1971年9月建成第一一艘核潛艇艇，繼美、、蘇、英、、法之后第第五個有核核艇國家。。1988年9月完成導(dǎo)彈彈核潛艇從從水下發(fā)射射彈道導(dǎo)彈彈的飛行試試驗。洛杉磯攻擊核潛艇法國戴高樂號核動力航空母艦中國漢D級最新核潛艇核電站火力發(fā)電站站利用煤和和石油發(fā)電電，水力發(fā)發(fā)電站利用用水力發(fā)電電，而核核電站是利利用原子核核內(nèi)部蘊藏藏的能量產(chǎn)產(chǎn)生電能的的新型發(fā)電電站。核電站大體體可分為兩兩部分：一一部分是利利用核能生生產(chǎn)蒸汽的的核島、包包括反應(yīng)堆堆裝置和一一回路系統(tǒng)統(tǒng)；另一部部分是利用用蒸汽發(fā)電電的常規(guī)島島，包括汽汽輪發(fā)電機機系統(tǒng)。核反應(yīng)堆產(chǎn)生核裂變變反應(yīng)的設(shè)設(shè)備叫做反反應(yīng)堆。原子核反應(yīng)應(yīng)堆通常以以鈾或钚作作核燃料，，可控地進行行鏈式裂變變反應(yīng)，并持續(xù)不不斷地將裂裂變能量帶帶出作功的的一種特殊殊的原子鍋爐。1960198020002020204020602080Generation1ShippingportPWRUSSR-1（50-60built）Generation2Generation3OperatingPWR（PWR，BWR，CANDU，WWER）Generation4AP1000,EPR?FirstreactorsCurrentReactorsAdvancedReactorGenIV

REACTORS反應(yīng)堆發(fā)展展歷史1942年世界上第第一座核反反應(yīng)堆運行行成功核反應(yīng)堆發(fā)發(fā)展歷史實驗示范階階段（1946-1965）高速發(fā)展階階段（1966-1980）滯緩發(fā)展階階段（1980-2000）良性循環(huán)：：改進技術(shù)術(shù)，降低成成本及大規(guī)規(guī)模出口這一時期基基本形成了了目前世界界核電的格格局美國：壓水水堆Model212、Model312，Model314，Model412、Model414；沸水堆（（BWR）法國、日本本、韓國：：Model412、System80等標準核電電站美國-蘇聯(lián)引導(dǎo)核核電發(fā)展第二世界國國際積極跟跟進英國，法國國：原型天天然鈾石墨墨氣冷堆核核電站加拿大：天天然鈾重水水堆核電站站1973，1979年兩次石油油危機1979年3月美國三哩哩島事故雪雪上加霜1986年蘇聯(lián)切爾爾諾貝利核核電事故致致命一擊要求更安全全的第三代核電電站，第三代核核能系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)運而生。。核動力堆—第二春天？？（2000-）經(jīng)濟發(fā)展受受能源及環(huán)環(huán)境制約凸凸顯美國把擴大大核能作為為國家能源源政策的重重要組成部部分；俄羅斯制定定了較大規(guī)規(guī)模的核電電計劃，已已在南方建建造一座100萬千瓦的反反應(yīng)堆，還還有4座機組也在在建設(shè)中；；日本政府提提出核電立立國，計劃劃在2010年前新建13座核電廠，，2011年后再建7座核電廠；；近期，亞洲洲有11個國家分別別提出將要要發(fā)展核電電第三代核電電系統(tǒng)EPR2005年芬蘭動工工，2007年法國動工工第三代核電電系統(tǒng)AP10002007年在中國動動工。（海陽，三三門）當前核能面面臨的挑戰(zhàn)戰(zhàn)如何實現(xiàn)可可持續(xù)發(fā)展展？核能面臨的的挑戰(zhàn)可歸歸結(jié)為：可管理的廢廢物、燃料料資源的有有效利用和和環(huán)境效益益有競爭力的的經(jīng)濟性公眾認可的的安全性核能系統(tǒng)和和核燃料的的安全保障障對第四代核核能系統(tǒng)的的要求2000年美國提出出第四代核核能系統(tǒng)的的概念。這這個概念已已在世界上上被廣泛接接受，組成成第四代核核能系統(tǒng)國國際論壇，，中國已參加該論論壇?？沙掷m(xù)性經(jīng)濟性安全性防止擴散未來的第四四代反應(yīng)堆堆兩年評估的的結(jié)果，6種第四代反反應(yīng)堆堆型型入選（2002年提出）國內(nèi)外核電電發(fā)展概況況國際約463堆，總功率率約3.7億千瓦全球平均：：容量占11%，電量占17%發(fā)達國家平平均：容量占20%，電量占30%國家/地區(qū)美國法國日本俄羅斯德國烏克蘭堆數(shù)1076055332020裝機容量,MW991886430044650232202228017570核電份額%208035163247國家/地區(qū)韓國英國瑞典西班牙中國其他總計堆數(shù)18351291183463裝機容量,MW1489012930100407320917047110370398核電份額%342846291.4裝機容量：美國居首首位，占1/4發(fā)展速度：法國、日日本、韓國國發(fā)展國家：韓國、中中國世界能源特特點目前全世界界能源總消消費量約為為130億噸標準煤煤，化石能源占占85%以上，從能能源的供應(yīng)應(yīng)結(jié)構(gòu)來看看，目前世世界上消耗耗的能源主主要來自煤、石油、、天然氣三大資源。。資源問題；；環(huán)境問題題政治沖突；；外部成本本我國能源結(jié)結(jié)構(gòu)特點能源結(jié)構(gòu)上上：以煤為主主體，石油油和天然氣氣資源不豐豐富，一次次能源消費費占能源消消費量的70％，電力能能源結(jié)構(gòu)以以煤為主，，煤電電占占發(fā)發(fā)電電總總量量的的77％。。能源源區(qū)區(qū)域域分分布布與與工工業(yè)業(yè)布布局局不不平平衡衡，，而而且且相相反反。。中國國已已成成為為世世界界第第二二大大能能源源生生產(chǎn)產(chǎn)與與消消費費國國、、第第一一大大煤煤炭炭生生產(chǎn)產(chǎn)與與消消費費國國、、第第二二大大石石油油消消費費國國及及石石油油進進口口國國、、第第二二大大電電力力生生產(chǎn)產(chǎn)國國。。能源源問問題題困困擾擾中中國國北煤煤南南運運－－－運輸輸量量十十分分巨巨大大，，經(jīng)經(jīng)濟濟上上也也不不合合理理。。西電電東東送送－－－技術(shù)術(shù)上上難難度度大大，，經(jīng)經(jīng)濟濟上上代代價價高高。。發(fā)展展核核電電－－－核電電在在工工業(yè)業(yè)發(fā)發(fā)達達國國家家已已有有幾幾十十年年的的發(fā)發(fā)展展歷歷史史，，核核電電已已成成為為一一種種成成熟熟的的能能源源。。中國國需需要要發(fā)發(fā)展展核核電電國家家中中長長期期科科技技發(fā)發(fā)展展規(guī)規(guī)劃劃（（2006－2020年））提提出出中中國國發(fā)發(fā)展展面面臨臨的的“瓶頸頸”是能源源、、資資源源和和環(huán)環(huán)境境問題題本世世紀紀中中葉葉達達到到中中等等發(fā)發(fā)達達國國家家的的水水平平：：一一次次能能源源消消費費45億噸噸標標煤煤/年，，電電力力裝裝機機16億千千瓦瓦。。我國國核核電電發(fā)發(fā)展展概概況況已建

MW大亞灣2×1000嶺澳2×1000秦山一期1×350秦山二期2×650秦山三期2×700連云港2×1060小計總計4000

,51709170

在建及規(guī)劃

MW嶺澳二期2×1080紅沿河4×1100臺山4×1700寧德4×1100陽江4×1060秦山二期（續(xù)）2×650方家山2×1100三門4×1200海陽4×1200福清6×100石灣島20小計總計22000，13920359202020建成成70000MW，在在建建40000MW秦山山一一期期核核電電廠廠秦山山三三期期核核電電廠廠大亞亞灣灣核核電電廠廠廠廠區(qū)區(qū)中國國的的核核電電發(fā)發(fā)展展大型型先先進進壓壓水水堆堆及及高高溫溫氣氣冷冷堆堆示示范范電電站站”已列列入入國家家發(fā)發(fā)展展重重大大專專項項20萬千千瓦瓦模塊塊式式高高溫溫氣氣冷冷堆堆示示范范電電站站項目目已已于于2009年9月開開工工，，計計劃劃于于2013年11月投投產(chǎn)產(chǎn)發(fā)發(fā)電電向巴巴基基斯斯坦坦出出口口30萬千千瓦瓦恰希?，敩敽撕穗婋娬菊疚覈鴩颈臼朗兰o紀核核電電發(fā)發(fā)展展戰(zhàn)戰(zhàn)略略《核電電中中長長期期發(fā)發(fā)展展規(guī)規(guī)劃劃(2005-2020年)》貫徹徹““積極極推推進進核核電電建建設(shè)設(shè)”的的電電力力發(fā)發(fā)展展基基本本方方針針，，統(tǒng)統(tǒng)一一核核電電發(fā)發(fā)展展技技術(shù)術(shù)路路線線，，注注重重核核電電的的安安全全性性和和經(jīng)經(jīng)濟濟性性，，堅堅持持以我我為為主主，，中中外外合合作作，，以以市市場場換換技技術(shù)術(shù)，引引進進國國外外先先進進技技術(shù)術(shù)，，國國內(nèi)內(nèi)統(tǒng)統(tǒng)一一組組織織消消化化吸吸收收，，并并再再創(chuàng)創(chuàng)新新，，實實現(xiàn)現(xiàn)先先進進壓壓水水堆堆核核電電站站工工程程設(shè)設(shè)計計、、設(shè)設(shè)備備制制造造、、工工程程建建設(shè)設(shè)和和運運營營管管理理的的自自主主化化。。形形成成批批量量化化建建設(shè)設(shè)中中國國品品牌牌先先進進核核電電站站的的綜綜合合能能力力，，提提高高核核電電所所占占比比重重，，實實現(xiàn)現(xiàn)核核電電技技術(shù)術(shù)的的跨跨越越式式發(fā)發(fā)展展，，迎迎頭頭趕趕上上世世界界核核電電先先進進水水平平。。核電電發(fā)發(fā)展展帶帶來來的的機機遇遇國內(nèi)內(nèi)核核電電投投資資商商中國國核核工工業(yè)業(yè)總總公公司司：：成成員員單單位位100多家家廣東東核核電電集集團團中國國電電力力投投資資集集團團公公司司國內(nèi)內(nèi)相相關(guān)關(guān)高高校校清華華大大學(xué)學(xué)西安安交交通通大大學(xué)學(xué)上海海交交通通大大學(xué)學(xué)哈爾爾濱濱工工程程大大學(xué)學(xué)南華華大大學(xué)學(xué)四川川大大學(xué)學(xué)南京京理理工工大大學(xué)學(xué)聚變變反反應(yīng)應(yīng)堆堆勞森森判判據(jù)據(jù)（（點點火火條條件件））1957年，，英英國國物物理理學(xué)學(xué)家家勞勞森森（（Lawson）通通過過估估算算給給出出了了聚聚變變自自持持燃燃燒燒的的條條件件。。nTτ>5××1021m-3Kevsn:等離離子子體體密密度度T:等離離子子體體溫溫度度τ:等離離子子體體約約束束時時間間磁約約束束核核聚聚變變---托卡卡馬馬克克裝裝置置托卡卡馬馬克克核核聚聚變變的的中中央央是是一一個個環(huán)環(huán)形形的的真真空空室室，，外外面面纏纏繞繞著著線線圈圈。。在在通通電電的的時時候候托托卡卡馬馬克克的的內(nèi)內(nèi)部部會會產(chǎn)產(chǎn)生生巨巨大大的的螺螺旋旋型型磁磁場場，，將將其其中中的的等離離子子體體加熱到很高的的溫度，以達達到核聚變的的目的。ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)1985年開始談判2006年5月24日，7個成員簽訂《成立國際組織織聯(lián)合實施ITER計劃的協(xié)定》ITER將建在法國的的Cadarache（卡達拉什）西南物理研究究所，環(huán)流2號（HL-2）中科院等離子子體物理研究究所慣性約束核聚聚變慣性約束核聚聚變是把幾毫毫克的氘和氚氚的混合氣體體或固體，裝裝入直徑約幾幾毫米的小球球內(nèi)。從外面面均勻射入激激光束或粒子子束，球面因因吸收能量而而向外蒸發(fā)，，受它的反作作用，球面內(nèi)內(nèi)層向內(nèi)擠壓壓（反作用力力是一種慣性力，靠它它使氣體約束束，所以稱為慣慣性約束），，就像噴氣飛飛機氣體往后后噴而推動飛飛機前飛一樣樣，小球內(nèi)氣氣體受擠壓而而壓力升高，，并伴隨著溫溫度的急劇升升高。當溫度度達到所需要要的點火溫度度（大概需要要幾十億度））時，小球內(nèi)內(nèi)氣體便發(fā)生生爆炸，并產(chǎn)產(chǎn)生大量熱能能。NIF(NationalIgnitionFacility)1997May29-2009March,192Beams,50TW20ns~1MJ.FromthewebsiteofNIF小結(jié)化石能能源－－中流砥砥柱，任任重道遠遠裂變變能能－臨危危授命命，千秋功功過可再生能源源－大器器晚成成，前途無無量聚變變能能－返璞璞歸真真，來日方方長可再生能源＋＋聚變－解決未來世世界能源問題題的主力思考題核能發(fā)電的原原理是什么？？核能發(fā)電的優(yōu)優(yōu)點是什么？？你對未來的先先進反應(yīng)堆型型有何看法？？9、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。00:58:0200:58:0200:5812/25/202212:58:02AM11、以以我我獨獨沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。12月月-2200:58:0200:58Dec-2225-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。00:58:0200:58:0200:58Sunday,December25,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2200:58:0200:58:02December25,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。25十十二月202212:58:02上上午00:58:0212月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月2212:58上上午12月月-2200:58December25,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/250:58:0200:58:0225December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。12:58:02上上午12:58上午00:58:0212月-229、沒有失敗敗，只有暫暫時停止成成功！。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。00:58:0200:58:0200:5812/25/202212:58:02AM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點點小小努努力的積累。。。12月-2200:58:0200:58Dec-2225-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。00:58:0200:58:0200:58Sunday,December25,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2200:58:0200:58:02December25,202214、意志堅強的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉