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1、 XINYU UNIVERSITY成 绩批阅老师能 源 低 碳 技 术作业题目 核能技术 二级学院 新能源科学与工程 专 业 新能源科学与工程 班 级 12级新能源3班 学 号 学生姓名 李胜强 联系方式 摘要第二次世界大战以后，核技术开始大规模地转移到国民经济应用中。到了70年代，核技术已是一门包括反应堆技术、加速器技术、同位素制备技术、核辐射探测技术、核结构与元素分析技术、核成象技术、核军事技术、电离辐射计量技术、辐射防护技术、应用核技术等高技术的新兴产业。其中应用核技术又包括同位素示踪技术、辐射加工技术、辐射改性技术、同位素仪器仪表、核医学、核动力、核农业等。核能与核技术目前正处于成长和
2、成熟阶段。其主要标志是基础核技术与核军事技术已趋于成熟，形成产业，并且具有相当可观的产值。关键词：核能；核电站；核能发电；核能前景；核安全目录1.1什么是核能？41.2发展简史41.3核能的定义41.4核能的应用52.1核能发电特点：62.2核能发电缺点：72.3核电站82.4核电站反应堆103.1世界核电发展103.2未来世界核能走向113.3我国的核电发展现状及前景113.4我国核电发展前景124.1辐射防护与核安全134.2盘点历史上的核泄漏事件134.3辐射的防护144.4核安全14参考文献：141.1什么是核能？中文名称：核能 英文名称：nuclear energy 其他名称：原子能
3、 定义1：由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。 所属学科：电力（一级学科）；核电（二级学科） 定义2：核反应或核跃迁时释放的能量。例如重核裂变、轻核聚变时释放的巨大能量。 所属学科：资源科技（一级学科）；能源资源学（二级学科） 1.2发展简史核能(nuclear energy)是人类历史上的一项伟大发现，这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的应用奠定了基础。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年居里夫人与居里先生发现新的放射性元素钋。1902年 居里夫人经过三年又九个月的艰苦努力又发现了放射性元素镭。1905年爱因斯坦提出质
4、能转换公式，为解释核裂变、热核聚变等现象提供了理论依据。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。1935年 英国物理学家查得威克发现了中子。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。1.3核能的定义 原子内的核子间存在核力，它是一种短距力，只有在很小的距离内才发生作用。原子核的另一个特性是单个核子的质量要比结合成核的核子质量数的大，即由于核子间强大的核力作用，使核子间排列得很紧密，结果发生了“质量亏损”的现象。根据爱因斯坦的质能关系，任何物体的质量与能量之间的关系
5、为E=mc2。人们运用这一关系解释原子核的质量亏损现象，就发现了原子核内蕴藏着巨大的能量，也看到利用核能的可能性和重要性。由于核力比原子核与外围电子相互作用力大得多，核反应中释放的能量要比等质量物质释放的化学能大几百万倍。后来人们把这种由核子结合成原子核时所释放出的能量叫做原子核的总结合能。总结合能随原子核中的核子数不同而不同，各种原子核结合的紧密程度也是不一样的。由此产生两种利用核能的途径核聚变和核裂变。核聚变核聚变又称热核反应。它是将结合能较小的轻核（如氘和氚的原子核）在一定条件下，将它们聚合成一个较重的、平均结合能较大的原子核（氦核）。它是取得核能的重要途径之一。由于原子核间有很强的静电
6、排斥力，因此一般条件下，发生核聚变的几率很小，只有在几千万摄氏度的温度下，轻核才有足够的动能去克服排斥力而发生持续的核聚变，目前只有在氢弹爆炸和由加速器产生的高能粒子的碰撞中才能实现。核裂变核裂变又称为核分裂，它是将平均结合能比较小的重核，分裂成两个或多个平均结合能大的中等质量的原子核，同时释放出核能。重核裂变一般有自发裂变和感生裂变。前者是重核不稳定性的一种表现，其裂变半衰期较长；后者是指重核受到中子轰击时裂变成两块质量略有不同的较轻的核，同时还可能放出中子。1.4核能的应用核能的军事应用核能问世伊始，首先是应用于军事方面，用来制造原子弹这种破坏力极大的武器，其后又发展成氢弹、中子弹等大规模
7、杀伤性武器。核能的军事应用除了生产制造这些核武器以外，还包括通过铀同位素分离厂生产核武器的核材料高富集铀-235、用核反应堆生产核武器的核材料钚-239，以及用核能作为动力，去推动舰艇，制造航空母舰、核巡洋舰及核潜艇等。核能的和平应用 核能的和平应用，主要就是利用核反应堆产生的核能和中子，它涉及人们生产和生活的方方面面。主要包括：产生动力（发电、供热和推动舰艇）、生产新的核燃料、生产放射性同位素、进行中子活化分析、进行中子照相、进行中子嬗变掺杂生产高质量的单晶硅、利用中子进行基础研究及应用研究以及利用射线进行辐照化学研究与辐射加工等。核武器带给人类的是沉重的阴影，以至于很多人谈核色变，有良知的
8、科学家都在极力反对核武器的发展和扩散。但是核能发电给人类带来的却是绿色和光明。从20世纪50年代开始，核能从军用向民用发展。世界核电发电总量在2004年已超过全世界发电总量的16，美、英、法、德、日等发达国家核电的比例都以超过20，其中法国已达78。2.1核能发电特点：（1）高效 1克铀-235原子核裂变时，所释放的能量相当于2.5吨标准煤完全燃烧释放的热量，或相当于1吨石油完全燃烧所释放的热量。核电厂和火电厂比较：一座20万千瓦煤 炭3000吨/天铀1公斤/天用100个火车皮运输（2） 清洁（3） 安全在核电站10,000堆历史上只发生过一次波及厂外的核泄漏事故，即1986年前苏联乌克兰切尔
9、诺贝利核电站事故。切尔诺贝利核电站事故不是必然的、是完全可以避免的，证明核电是安全的能源。表2所列数据表明，核电比天然气发电、煤发电、水电更安全。( 4 ) 经济从美国、欧洲不同类发电厂每度电的成本来看，核电与煤发电相当，比水电、燃油发电低。这表明核电的经济性是好的，是具有竞争力的。（5）取之不尽，用之不竭海水中的铀资源极为丰富，1000吨海水中大约含铀3克，世界各大洋中铀总含量可达到40多亿吨，可供人类使用几千万年。2.2核能发电缺点：（1）.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过 的核燃料，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
10、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里，故核能电厂的热污染较严重。 （3）.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。 （4）.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。 2.3核电站利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。核电厂由核岛（主要是核蒸汽供应系统）、常规岛（主要是汽轮发电机组）和电厂配套设施三大部分组成。核电站大体可分为两部分：一部分是利用核能产生蒸汽的核岛，包括反应堆装置和一回路系统；另一部分是利用蒸汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。核燃料在反应堆
11、内产生的裂变能，主要以热能的形式出现。它经过冷却剂的载带和转换，最终用蒸汽或气体驱动涡轮发电机组发电。核电厂所有带强放射性的关键设备都安装在反应堆安全壳厂房内，以便在失水事故或其他严重事故下限制放射性物质外溢。为了保证堆芯核燃料在任何情况下等到冷却而免于烧毁熔化，核电厂设置有多项安全系统。核电站除了关键设备核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。主泵（RCP）如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是在正常运行时，使冷却剂强迫循环通过堆芯，载出堆芯热量
12、，然后流过蒸汽发生器传热管内侧，将热量传给蒸汽发生器二次侧给水；事故工况下，排出堆内衰变热。稳压器（PRZ）又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。蒸汽发生器（SG）它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。安全壳（Containment）用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水
13、事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。汽轮机核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。危急冷却系统为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故（LOCA）的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由安全注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。2 注射系统：当核电站一回路系统的管道或设备发生破损事故后，安全注射系统用来向堆芯
14、紧急注入高硼冷却水，防止堆芯因失水而造成烧毁。安全注射系统设有两套安全注射管系。一套为安全注射箱（ACC）管系，在安全注射箱内储有一定容积的高硼水，并用氮气充压，使注射箱内维持恒定的压力。当一回路系统一旦发生大破裂事故，其压力低于安全注射箱的压力时，安全注射箱内的硼水就通过止水阀自动注入一回路系统。另一套为安全注射泵管系，当一回路系统因发生破损事故而压力下降至一定值时，安全注射泵就自动启动，将换料水箱内的硼水注射至一回路系统，换料水箱内的硼水被汲完后，安全注射泵可改汲从一回路系统泄露至安全壳底部的地坑水，使硼水仍能连续不断地注入一回路系统冷却堆芯。在电站失去外电源情况下，安全注射泵的电源可由应急柴油发电机组自动供电。安全壳喷淋系统在核电站发生失水事故或二回路主蒸汽管道破裂事故时，安全壳内充满了带放射性高压蒸汽，安全壳喷淋系统将用来降低安全壳内压力和温度，使放射性蒸汽凝结下来。在安全壳的上部设有相当数量的喷淋头，当安全壳内由于发生主管道破损事故而蒸汽压力升高时，安全壳喷淋系统的泵就自动启动，将换料水箱内的硼水和NaOH贮箱内供除碘用的NaOH溶液一起汲入，以一定的比例混合，再由喷淋头喷入安全壳内。当换料水箱的水被用
