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1、核能的开发和利用核能的开发和利用LCES-2011国内外的核能现状国内外的核能现状 截止截止20052005年年1 1月月,30,30个国家和地区共个国家和地区共439439座核电座核电机组在运行机组在运行, ,总装机容量总装机容量3600036000万千瓦万千瓦, ,总发电量总发电量2500025000亿度亿度, ,占占16%16%。 中国大陆目前中国大陆目前9 9台机组台机组, ,装机容量装机容量660660万千瓦万千瓦, ,占占1.7%,1.7%,发电量发电量420420亿度亿度, ,占占2.2%2.2%。 20202020年计划核电装机容量达到年计划核电装机容量达到36003600万千
2、瓦万千瓦, ,占占4%,4%,平均每年新增平均每年新增2-32-3套百万千瓦级核电机组。套百万千瓦级核电机组。LCES-2011v中国于中国于19641964年成功地爆炸了第一颗原子弹年成功地爆炸了第一颗原子弹. . v19671967年成功地爆炸了第一颗氢弹年成功地爆炸了第一颗氢弹. .LCES-2011核能的利用核能的利用核能：核能：原子核发生变化时所释放出的能量。原子核发生变化时所释放出的能量。获得核能的两条途径是：获得核能的两条途径是：核裂变核裂变和和核聚变核聚变清洁能源清洁能源 高密度能量高密度能量 储量丰富储量丰富核能的优点：核能的优点：LCES-2011核裂变核裂变 用中子轰击铀
3、用中子轰击铀235235，铀核会分裂成，铀核会分裂成2 2个新原子核，个新原子核，并释放能量的过程。并释放能量的过程。 1 1kgkg铀铀中中的的铀铀核核如如果果全全部部发发生生裂裂变变，释释放放出出的的能能量大约相当于量大约相当于25002500t t的标准煤完全燃烧所放出能量的标准煤完全燃烧所放出能量. .LCES-2011核裂变核裂变v铀核裂变时，同时放出铀核裂变时，同时放出 2 - 3 个中子，如果这些中个中子，如果这些中子再引起其它铀核裂变，就可以使裂变反应不断子再引起其它铀核裂变，就可以使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应。地进行下去，这种反应叫做链式反应。链反应链反应爆
4、爆炸炸不可控的核反应不可控的核反应可控反应堆可控反应堆核电站核电站原子弹原子弹LCES-2011聚变聚变个质量较小的原子核结合成较大的新核，个质量较小的原子核结合成较大的新核，并释放能量的过程。并释放能量的过程。氢弹氢弹氢弹氢弹就是利用聚变原理制成的。就是利用聚变原理制成的。就是利用聚变原理制成的。就是利用聚变原理制成的。聚变聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫因此聚变又叫热核反应热核反应. .核能核能 内能内能 机械能机械能 电能电能 核能的和平利用核能的和平利用核核电站站LCES-2011核反应堆 核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。核反应堆
5、能缓慢、平稳地释放核能。以可控方式实现自持链式裂变反应或核聚变反应的装置。以可控方式实现自持链式裂变反应或核聚变反应的装置。核反应堆核反应堆是核电站的是核电站的核心核心。LCES-2011反应堆简介反应堆简介总体特点总体特点a.a.以净化的普通水作冷却剂和慢化剂以净化的普通水作冷却剂和慢化剂b.b.轻水慢化性能好轻水慢化性能好堆芯较小堆芯较小 吸收截面大吸收截面大低富集度加浓铀低富集度加浓铀c.c.一回路冷却剂压力一般为一回路冷却剂压力一般为15.5MPa15.5MPad.d.压水堆核电站有放射性的一回路和二回路系统分开，放压水堆核电站有放射性的一回路和二回路系统分开，放射性冷却剂不会进入二污
6、染二回路设备，射性冷却剂不会进入二污染二回路设备，运行和维护方运行和维护方便便，需要处理的，需要处理的废气、废水、废物量较少。废气、废水、废物量较少。1.压水堆压水堆 (Pressurized Water Reactor)LCES-2011BWRBWR与与PWRPWR同属于轻水堆同属于轻水堆, ,在设计上有许多相同点在设计上有许多相同点: :a.a.以轻水作为冷却剂和慢化剂以轻水作为冷却剂和慢化剂b.b.用富集度为用富集度为3-4%的低加浓铀做燃料的低加浓铀做燃料c.c.堆芯在一个压力壳内，裂变能转化为热能，产生堆芯在一个压力壳内，裂变能转化为热能，产生蒸汽推动汽轮机发电蒸汽推动汽轮机发电2.
7、2.沸水堆沸水堆 ( Boiling Water Reactor) 反应堆简介反应堆简介LCES-2011 反反应堆堆简介介以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷却剂。以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷却剂。代表性重水堆核电厂代表性重水堆核电厂:CANDU(CANadian Deuterium Uranium Reactor)ACR-1000(Advanced CANDU Reactor)3.重水堆重水堆 ( Heavy Water Reactor)LCES-2011气冷堆是以气冷堆是以石墨石墨作为慢化剂，作为慢化剂，二氧化碳二氧化碳或或氦气氦气作为冷却的反应堆。作为冷却的反应堆。4.气冷
8、堆气冷堆 ( Gas Cooled Reactor ) 反应堆简介反应堆简介1)1)实现核燃料增殖。实现核燃料增殖。2)2)核燃料裂变主要由快中子引起，堆内不需要慢化剂，堆核燃料裂变主要由快中子引起，堆内不需要慢化剂，堆 芯有害吸收减少，转换比增大。芯有害吸收减少，转换比增大。3)3)使用传热能力强而慢化能力小的钠为冷却剂。使用传热能力强而慢化能力小的钠为冷却剂。 5.钠冷快堆钠冷快堆( Sodium Cooled Fast Reactor) LCES-2011第四代反应堆第四代反应堆: :v气冷快堆气冷快堆 GFR (Gas Cooled Fast Reactor)v铅冷快堆铅冷快堆 LFR
9、 (Lead Cooled Fast Reactor)v熔盐堆熔盐堆 MSR (Molten Salt Reactor)v超临界水冷堆超临界水冷堆 SCWR (Supercritical Water Cooled Reactor)v超高温堆超高温堆 VHTR (Very High Temperature Reactor) 反应堆简介反应堆简介LCES-2011核能机构核能机构v国际原子能机构国际原子能机构v经济合作和发展组织经济合作和发展组织v美国能源部美国能源部美国核学会美国核学会v阿贡国立实验室阿贡国立实验室v费米国立加速器实验室费米国立加速器实验室v劳伦斯劳伦斯- -伯克利国立实验室伯克利国立实验室v洛斯洛斯阿拉莫斯国立实验室阿拉莫斯国立实验室v桑地亚国立实验室桑地亚国立实验室v劳伦斯劳伦斯利弗莫尔国立实验室利弗莫尔国立实验室v橡树岭国立实验室橡树岭国立实验室v美国核能研究所美国核能研究所v美国放射性废物管理办公室美国放射性废物管理办公室
