《新能源概论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新能源概论.ppt（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、核能的开发和利用核能的开发和利用国内外的核能现状国内外的核能现状截止截止截止截止2005200520052005年年年年1 1 1 1月月月月,30,30,30,30个国家和地区共个国家和地区共个国家和地区共个国家和地区共439439439439座核电机组在座核电机组在座核电机组在座核电机组在运行运行运行运行,总装机容量总装机容量总装机容量总装机容量36000360003600036000万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦,总发电量总发电量总发电量总发电量25000250002500025000亿亿亿亿度度度度,占占占占16%16%。中国大陆目前中国大陆目前中国大陆目前中国大陆目前9 9 9 9台机组台
2、机组台机组台机组,装机容量装机容量装机容量装机容量660660660660万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦,占占占占1.7%,1.7%,1.7%,1.7%,发电量发电量发电量发电量420420420420亿度亿度亿度亿度,占占占占2.2%2.2%。2020202020202020年计划核电装机容量达到年计划核电装机容量达到年计划核电装机容量达到年计划核电装机容量达到3600360036003600万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦,占占占占4%,4%,4%,4%,平均每年新增平均每年新增平均每年新增平均每年新增2-32-32-32-3套百万千瓦级核电机组。套百万千瓦级核电机组。套百万千瓦级核电机组。套百万千瓦级
3、核电机组。核能与核能利用核能与核能利用核核核核裂裂裂裂变变变变(nuclear nuclear fission)fission)是是是是大大大大核核核核分分分分裂裂裂裂为为为为小小小小核核核核的的的的过过过过程程程程.普普普普通通通通的的的的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。铀铀-235的裂变与核武器的裂变与核武器 2 3爆爆炸炸35种种元元素素的的200多种多种位素位素同同足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界
4、质量足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量足以维持链反应正常进行的裂变材料质量叫临界质量(critical mass)critical mass)。铀铀铀铀-235-235 的临界质量约为的临界质量约为的临界质量约为的临界质量约为 1 1 kgkg，质量超质量超质量超质量超过过过过1 1kg kg 则发生爆炸则发生爆炸则发生爆炸则发生爆炸。任何有核反应任何有核反应任何有核反应任何有核反应堆的国家都不堆的国家都不堆的国家都不堆的国家都不难得到爆炸级难得到爆炸级难得到爆炸级难得到爆炸级的裂变材料，的裂变材料，的裂变材料，的裂变材料，原子弹的基本原子弹的基本原子弹的基本原子弹的基本设计又如此
5、简设计又如此简设计又如此简设计又如此简单，从而为防单，从而为防单，从而为防单，从而为防止核武器扩散止核武器扩散止核武器扩散止核武器扩散带来了困难。带来了困难。带来了困难。带来了困难。l通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数产生的中子数等于各种过程消耗的中子数产生的中子数等于各种过程消耗的中子数产生的中子数等于各种过程消耗的中子数,以形以形以形以形成所谓的自持链反应成所谓的自持链反应成所谓的自持链反应成所谓的自持链反应(self-s
6、ustaining chain self-sustaining chain reaction)reaction)。核反应堆核反应堆 第二次世界大战结束后，科学家迅速将第二次世界大战结束后，科学家迅速将原子能的利用转向和平用途原子能的利用转向和平用途。l前苏联于前苏联于1954建成建成世界上第一座核电世界上第一座核电站；至今已有站；至今已有30多多个国家和地区的个国家和地区的400多座核电站处多座核电站处在运行之中。在运行之中。右图右图列出列出1995年一些国年一些国家核电占各自总电家核电占各自总电力的百分率力的百分率核聚变核聚变核聚变核聚变核聚变核聚变(nuclear fusion)nucle
7、ar fusion)由两个或多个轻核聚合由两个或多个轻核聚合由两个或多个轻核聚合由两个或多个轻核聚合形成较重核的过程形成较重核的过程形成较重核的过程形成较重核的过程热核武器热核武器热核武器热核武器 以聚变反应为基础的核武以聚变反应为基础的核武以聚变反应为基础的核武以聚变反应为基础的核武器器器器 40 000 000 氢弹就是利用装在其内部氢弹就是利用装在其内部的一个小型铀原子弹爆炸的一个小型铀原子弹爆炸产生的高温引爆的产生的高温引爆的人工核反应人工核反应l人工核反应是指原子核受中子、质子、人工核反应是指原子核受中子、质子、粒粒子、重粒子子、重粒子(例如原子核例如原子核 )等轰击而形成新等轰击而
8、形成新核的核嬗变过程核的核嬗变过程(nuclear transmutation)19191919年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应年卢瑟夫实现了第一个核嬗变反应:通式为通式为通式为通式为:式中式中式中式中X X为靶核，为靶核，为靶核，为靶核，a a为入射粒子，为入射粒子，为入射粒子，为入射粒子，Y Y为产物核，为产物核，为产物核，为产物核，b b为出为出为出为出射粒子，通常简写为射粒子，通常简写为射粒子，通常简写为射粒子，通常简写为A1X(a,b)A3YA1X(a,b)A3Y。核能核能 内能内能 机械能机械能 电能电能 核反应堆l核反应堆
9、核反应堆是核电站的是核电站的核心核心。以可控方式实现自持链式裂变反应以可控方式实现自持链式裂变反应 或核聚变反应的装置或核聚变反应的装置。核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。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
10、入二污染二回路设分开，放射性冷却剂不会进入二污染二回路设备，备，运行和维护方便运行和维护方便，需要处理的，需要处理的废气、废水、废气、废水、废物量较少。废物量较少。1.压水堆压水堆 (Pressurized Water Reactor2.沸水堆沸水堆(Boiling Water Reactor)BWRBWR与与PWRPWR同属于轻水堆同属于轻水堆,在设计上有许多相同在设计上有许多相同点点: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，堆芯在一个压力壳内，裂变能转化为热能，
11、产生蒸汽推动汽轮机发电产生蒸汽推动汽轮机发电3.重水堆重水堆 (Heavy Water Reactor)以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷却剂。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)4.气冷堆气冷堆(Gas Cooled Reactor)气冷堆是以气冷堆是以气冷堆是以气冷堆是以石墨石墨石墨石墨作为慢化剂，作为慢化剂，作为慢化剂，作为慢化剂，二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳或或或或氦气氦气氦气氦气作为冷却
12、的反应堆。作为冷却的反应堆。作为冷却的反应堆。作为冷却的反应堆。5.钠冷快堆钠冷快堆(Sodium Cooled Fast Reactor)1)实现核燃料增殖。实现核燃料增殖。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)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。第四代反应堆第四代反应堆:l气冷快堆气冷快堆气冷快堆气冷快堆 GFR(Gas Cooled Fast Reactor)GFR(Gas Cooled Fast Reactor)l铅冷快
13、堆铅冷快堆铅冷快堆铅冷快堆 LFR(Lead Cooled Fast Reactor)LFR(Lead Cooled Fast Reactor)l熔盐堆熔盐堆熔盐堆熔盐堆 MSR(Molten Salt Reactor)MSR(Molten Salt Reactor)l超临界水冷堆超临界水冷堆超临界水冷堆超临界水冷堆 SCWR(Supercritical Water Cooled SCWR(Supercritical Water Cooled Reactor)Reactor)l超高温堆超高温堆超高温堆超高温堆 VHTR(Very High Temperature VHTR(Very High
14、Temperature Reactor)Reactor)射射射射 线线线线 疗疗疗疗 法法法法(radiation radiation therapytherapy)是是是是指指指指用用用用高高高高能能能能射射射射线线线线治治治治疗疗疗疗疾疾疾疾病病病病的的的的方方方方法法法法，它它它它是是是是人人人人类类类类战战战战胜胜胜胜癌癌癌癌症症症症的的的的一种重要武器。一种重要武器。一种重要武器。一种重要武器。射线疗法射线疗法 32P60Co90Sr125I131I14.3 d5.26 a28.8 a60.25 d8.06 d137Cs192Ir198Au222Ra226Rn30 a74.2 d2.
15、7 d3.82 d1 622 a辐射辐射源源半衰期半衰期 辐射源辐射源 半衰期半衰期我国的核能事业我国的核能事业l1.我国用了短短我国用了短短4年时间完成了原子弹年时间完成了原子弹的研制工作，并于的研制工作，并于1964年年10月月16日成日成功地爆炸了第一颗原子弹。功地爆炸了第一颗原子弹。l2.1967年年6月月17日又成功地爆炸了第日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年一颗氢弹，完成了其他国家要十几年甚至几十年才完成的工作甚至几十年才完成的工作.我国我国第一颗原第一颗原子弹子弹我国我国第一颗氢第一颗氢弹弹1.我我国国第第一一座座实实验验性性反反应应堆堆是是在在1954年年6月月
16、建建成成投投入入运运行行的的，我我国国自自行行设设计计研研制制、建建造造的的秦秦山山核核电电站站已已经经运运行行发发电电了了；广广东东大大亚亚湾湾电电站站第第一一期期工工程程也也已已建建成成，并并运运行行发发电了，全部建成后年发电量可达电了，全部建成后年发电量可达100亿度。亿度。2.因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以保证核电站的安全运行。我国对核电站的保证核电站的安全运行。我国对核电站的安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全局，保证核能的安全应用。安全局，保证核能的安全应用。我国第一座核电站我国第一座核电站浙江秦山核浙江秦山核电站于电站于1991年建成发电。年建成发电。核电站核电站浙江秦浙江秦山核电山核电站站广州大亚湾核广州大亚湾核电站。这是我电站。这是我国大陆第一座国大陆第一座大型商用核电大型商用核电站站广东岭澳广东岭澳核电站核电站