第十三讲 核能消防

第十三讲核能消防1第1页，共54页，2023年，2月20日，星期四第十三讲

核能及消防2第2页，共54页，2023年，2月20日，星期四能源分类一次能源二次能源常规能源新能源煤制品──洗煤，焦炭，煤气石油制品──汽油，煤油，柴油燃料油，液化石油气电力，氢能，余热，沼气，蒸气等可再生能源——水能非再生能源——如煤炭，石油天然气，核裂变燃料可再生能源——太阳能，风能，生物质能非再生能源——核聚变燃料油页岩，油砂3第3页，共54页，2023年，2月20日，星期四主要内容核能1火灾的消防24第4页，共54页，2023年，2月20日，星期四13.1.核反应原子核1H16OA.原子结构示意图电子电子轨道行径距离为原子核直径的10,000倍5第5页，共54页，2023年，2月20日，星期四6第6页，共54页，2023年，2月20日，星期四中子核XA核XA+1复合暂态核XA中子弹性碰撞(n,n)核XA激发状态中子非弹性碰撞(n,n’)核XA+1(活化产物)伽马射线辐射吸收(n,gamma)核XA1核XA223中子核分裂(n,f)

中子与原子核作用分类示意图

B.核反应示意图7第7页，共54页，2023年，2月20日，星期四235U中子中子235U137Ba96Kr+193.6百万电子伏能量核裂变示意图8第8页，共54页，2023年，2月20日，星期四2D2D3T1H+4.02百万电子伏能量核聚变核聚变示意图9第9页，共54页，2023年，2月20日，星期四核核质量/u质量亏损/u核结合能/J4He4.001500.0304-4.5369x-1256Fe56.449380.52872-7.89062x

-11235U239.93561.935-2.8882x

-10三种核的质量亏损和结合能结合能越大的核就越稳定，使它分裂成单个核子就需要更高的能量10第10页，共54页，2023年，2月20日，星期四13.2.核能的利用A.原子弹1945年8月，两颗投在日本的原子弹，结束了残忍的第二次世界大战。人类掌握无限能源的同时，也掌握自我毁灭的利器。11第11页，共54页，2023年，2月20日，星期四1949年8月,苏联进行了原子弹试验。1952年11月，美国进行了以液态氘为热核燃料的氢弹原理试验，但该实验装置非常笨重,不能用作武器。1953年8月，苏联进行了以固态氘化锂6为热核燃料的氢弹试验,使氢弹的实用成为可能。1954年2月美国进行了类似的氢弹试验。50和60年代，英国、法国各自先后进行了原子弹与氢弹试验1964年10月16日，首次原子弹试验成功。1966年12月28日，小当量的氢弹原理试验成功；1967年6月17日成功地进行了百万吨级的氢弹空投试验。12第12页，共54页，2023年，2月20日，星期四1977年美军试爆中子弹成功，卡特总统便以之为政治武器，希望逼前苏联裁军，保证不侵犯西欧。但到了1978年4月，卡特在国内外各种压力下，推迟了生产计划，改为只生产中子弹部件。

1980年法国试爆了中子弹没过多久，前苏联也有了中子弹著名核子物理学家王淦昌，提出激光核聚变理论，80年代初，建造了用于激光聚变研究的装置，80年代末期成功试爆中子弹。

13第13页，共54页，2023年，2月20日，星期四中子弹的特点：一是早期核辐射效应强。二是爆炸释放的能量低。三是放射性沾染轻，持续时间短。

14第14页，共54页，2023年，2月20日，星期四B.医疗卫生可利用少量放射性元素进行体检与病变部位定位追踪。15第15页，共54页，2023年，2月20日，星期四16第16页，共54页，2023年，2月20日，星期四居里夫人放射性镭，可以杀死癌细胞，但其同时也能杀死正常细胞，所以可能出现头发脱落、恶心想吐的症状。17第17页，共54页，2023年，2月20日，星期四全身伽玛刀18第18页，共54页，2023年，2月20日，星期四C.核能源供应19第19页，共54页，2023年，2月20日，星期四核能发电示意图锅炉冷凝器冷卻海水涡轮机发电机蒸汽机械泵20第20页，共54页，2023年，2月20日，星期四21第21页，共54页，2023年，2月20日，星期四22第22页，共54页，2023年，2月20日，星期四a.不排放巨量的污染物质到大气中，无空气污染；b.不产生加重地球温室效应的二氧化碳；

c.鈾燃料，除了發電外，沒有其他的用途。d.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，燃料体积小，存储、运输方便，一座1000百万瓦的核电厂一年只需30吨铀燃料；

e.核能发电的成本中，燃料費用所佔的比例較低，較不易受到国际经济形势影响；优势23第23页，共54页，2023年，2月20日，星期四能源密度燃料生产电力一吨煤2070度一桶石油580度一立方尺天然氣0.1度一颗核燃料丸2044度24第24页，共54页，2023年，2月20日，星期四25第25页，共54页，2023年，2月20日，星期四10亿瓦燃煤电厂燃煤需求量及其所产生污染燃煤電廠每分钟900公斤灰尘每分钟15吨CO2每分钟200公斤SO2

10亿瓦燃煤电厂氮氧化合物全年生成量相當於20萬輛排放量每年燃煤消耗量210300万吨26第26页，共54页，2023年，2月20日，星期四27第27页，共54页，2023年，2月20日，星期四billionkilowatt-hours各国核能发电量(2003)28第28页，共54页，2023年，2月20日，星期四Source:InternationalAtomicEnergyAgency各国核能发电占比(2003)29第29页，共54页，2023年，2月20日，星期四发达世界：24个国家和地区（包括台湾和香港）。先进的发展中世界：47个国家和地区（包括中国，巴西，阿根廷等）。一般的发展中世界：13个国家和地区（印度，巴基斯坦，菲律宾等）2003年MIT发表的多学科研究报告“核能的未来”预测2050年核电达到1000-1500GWe2000年2050年：1000-1500GWe人均电力消费(kWhr)核电等价装机(GWe)核发电量占的份额人均电力消费(kWhr)核电等价装机(GWe)核发电量占的份额发达世界888822023%15659593-92133-51%先进的发展中世界1445102.2%4234183-35812-24%一般的发展中世界47122.1%2850126-25115-29%前苏联39252418%611849-7727-42%美国127858220%21026286-47730-50%日本74253131%1221261-9140-60%韩国54361138%698026-3750-70%中国9461.41%4000100-20015-30%30第30页，共54页，2023年，2月20日，星期四a.热污染较火电厂严重b.

排放微量的放射性物质

c.

产生放射性废料d.

民众对安全的疑虑31第31页，共54页，2023年，2月20日，星期四32第32页，共54页，2023年，2月20日，星期四核能1火灾消防233第33页，共54页，2023年，2月20日，星期四2009年2月9日央视新大楼北配楼发生火灾34第34页，共54页，2023年，2月20日，星期四2010年11月15日上海火灾35第35页，共54页，2023年，2月20日，星期四2008年1月2日，乌鲁木齐德汇国际广场火灾现场。36第36页，共54页，2023年，2月20日，星期四2010年11月13日清华学堂古建筑火灾37第37页，共54页，2023年，2月20日，星期四A.火灾产生条件B.化学自燃C.火灾消防原理D.消防救援知识38第38页，共54页，2023年，2月20日，星期四A.火灾产生条件火区的温度较高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定(或受激发)的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光。发光的气相火区就是火焰，它的存在是火过程中最明显的标志。由于不完全燃烧等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。

现在，人们发现很多火反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。这里，游离基的链锁反应是火反应的实质，光和热是火存在过程中的物理现象。

火灾的本质39第39页，共54页，2023年，2月20日，星期四从本质上讲，火反应是一种氧化还原反应，它服从于化学动力学、化学热力学的定律以及其他自然的基本定律（质量守恒、能量守恒），但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。如果火反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。它与一般的火没有本质差别，主要区别在于物质的反应速度，一定条件下，两者可以互相转化。40第40页，共54页，2023年，2月20日，星期四a.可燃物(还原剂)

凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起火反应的物质，均称为可燃物。如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张、塑料、橡胶、纺织纤维、硫、磷、钾、钠等。火形成的必要条件b.助燃物(氧化剂)

凡是与可燃物结合能导致和支持火存在的物质，都叫做助燃物。如空气(氧气)、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。空气是最常见的助燃物，一般情况下，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。c.点火源

凡是能引起物质产生火的点燃能源，统称为点火源。如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。

41第41页，共54页，2023年，2月20日，星期四a.一定的可燃物浓度

可燃气体或蒸气只有达到一定的浓度时才会产生火。如，氢气的浓度低于4%时，不能被点燃；煤油在20℃时，接触明火也不能产生火。火形成的充分条件b.一定的含氧量

可燃物产生火所需要的最低含氧量。c.一定的着火能量

即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。d.相互作用

火存在的三个基本条件需相互作用，火才能发生和持续进行。

42第42页，共54页，2023年，2月20日，星期四43第43页，共54页，2023年，2月20日，星期四B.化学自燃自燃

连续加热，尽管没有与明火接触，但当温度升高至某一温度时，发生燃烧的现象称为自燃，此时的温度称为自燃点金属K或Na等遇水或水蒸气会发生自燃2K+2H2O==2KOH+H2↑+Q白磷30oC时发生自燃4P+5O2==2P2O5+Q44第44页，共54页，2023年，2月20日，星期四C.火灾消防原理防火基本原理

防止火存在三个基本条件中的任何一条，都可以防止火灾的发生。一切防火技术措施都包括两个方面：一是防止形成火的基本条件产生；二是避免形成火基本条件相互作用。

45第45页，共54页，2023年，2月20日，星期四a.控制可燃物

在生活中和生产的可能的条件下，用难燃或不燃材料代替易燃材料；降低可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）在空气中的浓度，如在工厂车间或库房易产生可燃气体的地方，可采用通风或局部通风，使可燃物不易积累，从而不会超过最高允许浓度；防止可燃物质跑、冒、漏、滴；对于那些相互作用能产生可燃气体或蒸气的物品应加以隔离，分开存放；在森林中采用防火隔离林等。46第46页，共54页，2023年，2月20日，星期四b.隔绝空气

涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行；对有异常危险的，要充入惰性介质保护；隔绝空气储存某些物质等。c.消除点火源

在易产生可燃性气体的场所，应采用防爆电器；同时禁止一切火种。d.防止形成新火的条件，阻止火灾范围扩大

设置阻火装置，阻止火焰蔓延；在车间或库房里筑防火墙，或在建筑物之间留防火间距，一旦发生火灾，使之不能形成新的燃烧条件，防止扩大火灾范围。

47第47页，共54页，2023年，2月20日，星期四a.隔离法

隔离法就是将可燃物与着火源隔离开来。如将尚未着火的可燃物移走，使其与正在燃烧的可燃物分开；断绝可燃物来源等，燃烧区得不到足够的可燃物就会熄火。灭火基本原理b.窒息法

窒息法就是消除燃烧条件之一—助燃物（氧气、空气或其它氧化剂），使火停止。常用的措施有：用不燃或难燃物捂住燃烧物表面；用水蒸气或惰性气体灌注着火的容器；密闭起火的建筑物的孔洞等，使燃烧区得不到足够的氧气而窒息。48第48页，共54页，2023年，2月20日，星期四d.抑制灭火法抑制灭火法，是将化学灭火剂喷入燃烧区参与燃烧反应，中止链反应而使燃烧反应停止。采用这种方法可使用的灭火剂有干粉和卤代烷灭火剂。灭火时，将足够数量的灭火剂准确地喷射到燃烧区内，使灭火剂阻断燃烧反应，同时还要采取必要的冷却降温措施，以防复燃。c.冷却法

冷却法就是将燃烧物的温度降至着火点（燃点）以下，使燃烧停止；或者将临近着火场的可燃物温度降低，避免形成新的燃烧条件。

49第49页，共54页，2023年，2月20日，星期四D.消防救援知识火灾的分类A类火灾：指固体物质火灾。这中物质往往具有有机物性质