《新能源技术》课件-6核能

核能一、核能二、核电站三、中国核电现状四、核事故1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹。这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。我国第一颗原子弹爆炸时的情景我国第一颗氢弹爆炸时的情景一、核能－－－原子核发生改变所产生的能量原子核（正）核外电子（负）质子（正）中子（不带电）2、聚变－

2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。

1、裂变－质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程－－链式反应例：原子弹例：氢弹、太阳－－热核反应聚变威力更大一、核能

当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质量减少，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，减少的质量会转化为能量，因此发生聚变和裂变时释放出巨大的能量。裂变：用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核，典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。

1946-1948年我国物理学家钱三强夫妇从实验中观察到铀核的3分裂和4分裂现象。一、核能

链式反应一、核能原子弹：链式反应如果不加控制大量原子核就会在极短时间里发生裂变，释放出极大的能量，进而产生毁灭性的破坏力。一、核能铀核裂变的时候要放出一些中子，这些中子又可引起其它的铀235核裂变，就可使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应。

1千克的铀全部裂变释放出2000吨的煤完全燃烧释放的能量。200辆1千克一、核能

即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。要发生聚变反应必须让轻核之间的距离达到10-15米。聚变：发生的条件：超高温，因此也叫热核反应。一、核能氚核氘核氦核一个中子（随能量释放）在太阳内部，氢核在极高温度下聚变成氦核，在这过程中释放出巨大能量。不过这种聚变过程，不是一次反应就能完成的，要经过几次反应才能把四个氢核聚合成一个氦核。太阳正是靠这种反应以惊人的巨大功率，向宇宙空间辐射能量的。一、核能一、核能氢弹爆炸产生的蘑菇云一、核能二、核电站

优点*16二、核电站1.核能发电不会造成空气污染，不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。2.燃料储量丰富。核裂变的主要燃料铀和钍的储量分别约为490万吨和275万吨，足可以用到聚变能时代。轻核聚变的燃料是氘和锂，地球上海水中有40多万亿吨氘，地球上的锂储量有2000多亿吨，锂可用来制造氚，足够人类在聚变能时代使用。3.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。4.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低,发电成本较其他发电方法较为稳定。缺点1．核能电厂会产生高低阶放射性废料，同时核电厂的反应器内有大量的放射性物质，对生态及民众造成伤害。2．核能发电厂热效率较低，故核能电厂的热污染较严重。3．核能电厂投资成本太大。4．兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。*17二、核电站

核反应堆核裂变产生的大量的核能使水汽化变成水蒸气，水蒸气带动汽轮机工作，汽轮机推动发电机发电，实现了核能向电能的转化。二、核电站核电站：是利用可控链式反应释放出能量发电。核心设备是核反应堆。核能热能机械能电能二、核电站

目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变而发电的。

核电站一般分为两部分：利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括反应堆装置和一回路系统）和利用蒸汽发电的常规岛（包括汽轮发电机系统）。核电站使用的燃料一般是放射性重金属：铀、钚。

现在使用最普遍的民用核电站大都是压水反应堆核电站，它的工作原理是：用铀制成的核燃料在反应堆内进行裂变并释放出大量热能；高压下的循环冷却水把热能带出，在蒸汽发生器内生成蒸汽，推动发电机旋转，从而产生电能。二、核电站核电站的能量转换过程二、核电站核电站常见的反应堆堆型目前常见的核电站反应堆堆型有轻水堆（包括压水堆与沸水堆）、重水堆、石墨气冷堆以及快中子增殖堆等。其中压水堆核电站是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型，现在世界上已运行的核电站堆型中压水堆核电站约占总数的62%。下面以压水反应堆为例，介绍核电站的工作原理。二、核电站1、压水堆核电站原理图二、核电站2、压水堆核电站主要设备

压水堆核电站主要设备除反应堆外，还有主泵机组、蒸汽发生器、稳压器、汽轮发电机机组、应急冷却系统等。二、核电站核反应堆：是能维持可控链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆二、核电站主泵机组：是一回路中高速转动的设备。通过推动冷却剂流动将反应堆热量送到蒸汽发生器，传递给二回路给水。主泵二、核电站蒸汽发生器：是将反应堆的热能转换为蒸汽的热交换设备。二、核电站稳压器：是一回路冷却水容积变化的补偿设备，其功能是调节和控制一回路系统冷却剂的工作压力。稳压器二、核电站汽轮发电机机组：是二回路系统的主要设备。由汽轮机、发电机、冷凝器和中间汽水分离加热器组成。二、核电站应急冷却系统：由注射系统和安全壳喷淋系统组成，一旦得到失水事故的信号后，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。可以缓解事故后果，限制事故蔓延。二、核电站安全壳：控制和限制放射性物质扩散，以及防止外部撞击事件产生的危害，保护周围环境免遭放射性物质的伤害。万一发生反应堆失水事故时，是防止裂变产物释放的最后一道屏障。一般为带钢衬里的预应力钢筋混凝土厚壁结构。

目前已建成的核电站，其安全壳结构有单壳和双壳两种结构形式。二、核电站32三、中国核电现状中国目前已拥有在运行核电站46座，还有20多座核电站正在紧锣密鼓的建设当中。332019年1~12月全国累计发电量为71422.10亿千瓦时，运行核电机组累计发电量为3481.31亿千瓦时，约占全国累计发电量的4.88%（如核电能占比图）。与燃煤发电相比，核能发电相当于减少燃烧标准煤10687.62万吨，减少排放二氧化碳28001.57万吨，减少排放二氧化硫90.84万吨，减少排放氮氧化物79.09万吨。我国能源发电量构成大亚湾核电站秦山核电站四、核事故

自世界第一座核电站算起，核能在提供能量的同时，核电站事故、放射性物质泄漏等灾难性事故时有发生。

重大核安全事故发生三次。

37美国三里岛核事故1979年3月28日凌晨4时，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组堆心压力和温度骤然升高，大量放射性物质溢出。此事故为核事故的第五级。（核事故共7个级别，级别越高，危害越大）约20万人撤出这一地区，美国各大城市纷纷举行集会示威，要求停建或关闭核电站。美国政府不得不重新检查发展核动力计划，其核电发展遭遇重大挫折。38发生事故的三里岛核电站39切尔诺贝利核事故曾被认为是世界上最安全、最可靠的核电站。但1986年4月26日，核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生失火，引起爆炸，据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。爆炸使机组被完全损坏，8吨多强辐射物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染。40切尔诺贝利核事故辐射危害严重，导致事故后前3个月内有31人死亡，之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。现在切尔诺贝利仍未从灾难中恢复，这座城市也随之变成永久的“死城”。切尔诺贝利也成为了核事故的代名词41切尔诺贝利核电站42日