核能的發(fā)展與利用

1、核能的發(fā)展與利用核能的發(fā)展與利用演講人：劉強演講人：劉強 制作人：朱利民制作人：朱利民 概概 述述 1 1 核能的探索研究核能的探索研究 2 2 核能的獲取途徑核能的獲取途徑 3 3 核能的利用核能的利用1 核能的探索和研究核能的探索和研究l1902年，年， 居里夫人經(jīng)過居里夫人經(jīng)過4年的艱辛努力又年的艱辛努力又發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳。發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳。l1905年，年， 愛因斯坦提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。愛因斯坦提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。1914年，英國物理學家盧瑟福通過實驗，年，英國物理學家盧瑟福通過實驗，確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質(zhì)確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質(zhì)子。子。l1935年，英國物理

2、學家查德威克發(fā)現(xiàn)了中年，英國物理學家查德威克發(fā)現(xiàn)了中子。子。l 19421942年年1212月月2 2日日 ，美國芝加哥大學成功啟動了世，美國芝加哥大學成功啟動了世界上第一座核反應(yīng)堆。界上第一座核反應(yīng)堆。l 19451945年年8 8月月6 6日和日和9 9日，美國將兩顆原子彈先后投在日，美國將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長崎。了日本的廣島和長崎。l 1957年，蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站年，蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站奧布奧布靈斯克核電站。靈斯克核電站。l 繼美國之后，蘇聯(lián)，英國，法國和中國也相繼研繼美國之后，蘇聯(lián)，英國，法國和中國也相繼研發(fā)出原子彈進入核大國行列，核電站更是如雨后發(fā)出

3、原子彈進入核大國行列，核電站更是如雨后春筍般浮現(xiàn)。春筍般浮現(xiàn)。2核能的獲取途徑核能的獲取途徑l獲取核能主要有兩條途徑獲取核能主要有兩條途徑l1 1 核裂變核裂變 指由重的原子，主要是指鈾或指由重的原子，主要是指鈾或钚钚 ，分裂成較輕的，分裂成較輕的原子原子的一種形式。的一種形式。l2 2 核聚變核聚變 由質(zhì)量小的由質(zhì)量小的原子原子，主要是指氘，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發(fā)生原子核互相發(fā)生原子核互相聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)，生成新的質(zhì)量，生成新的質(zhì)量更重的原子核，并伴隨著巨大的更重的原子核，并伴隨著巨大的能量能量釋放釋放的一種的一種核反應(yīng)核反應(yīng)

4、形式形式 核裂變核裂變l鈾核分裂時，同樣放出中子，從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變。鈾核分裂時，同樣放出中子，從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變。 于是裂變反應(yīng)便會連鎖式地持續(xù)下去這種現(xiàn)象叫做于是裂變反應(yīng)便會連鎖式地持續(xù)下去這種現(xiàn)象叫做鏈式反應(yīng)鏈式反應(yīng)。l如果鏈式反應(yīng)不加控制，在極短時間（約百萬分之幾秒）會如果鏈式反應(yīng)不加控制，在極短時間（約百萬分之幾秒）會 釋放出大量的核能，發(fā)生猛烈爆炸，而這就是研制原子彈的釋放出大量的核能，發(fā)生猛烈爆炸，而這就是研制原子彈的 原理。原理。l為便于和平利用核能，必須控制鏈式反應(yīng)的速度，使核能緩為便于和平利用核能，必須控制鏈式反應(yīng)的速度，使核能緩 慢而又平穩(wěn)地釋放出來。為此

5、，人們制成了一種專門裝置慢而又平穩(wěn)地釋放出來。為此，人們制成了一種專門裝置- 核反應(yīng)堆。它是核反應(yīng)堆。它是核電站核電站的核心組成部分。的核心組成部分。核聚變核聚變 l 當四個氫原子在高溫下靠得很近時，四個質(zhì)子會當四個氫原子在高溫下靠得很近時，四個質(zhì)子會撞到一起時，其中兩個會發(fā)生衰變，釋放出兩個撞到一起時，其中兩個會發(fā)生衰變，釋放出兩個反中反中微子微子和和正電子正電子，變成，變成中子中子。這兩個正電子會。這兩個正電子會與原子核外電子相互湮滅，形成兩個光子；剩下與原子核外電子相互湮滅，形成兩個光子；剩下的一共有兩個中子、兩個質(zhì)子和兩個電子，恰好的一共有兩個中子、兩個質(zhì)子和兩個電子，恰好形成一個形成

6、一個氦原子氦原子。 l 核聚變釋放的能量比核裂變更大核聚變釋放的能量比核裂變更大l 無高端核廢料，可不對環(huán)境構(gòu)成大的污染無高端核廢料，可不對環(huán)境構(gòu)成大的污染l 燃料供應(yīng)充足，地球上重氫有燃料供應(yīng)充足，地球上重氫有1010萬億噸（每萬億噸（每1 1升海升海水中含水中含3030毫克氘，而毫克氘，而3030毫克氘聚變產(chǎn)生的毫克氘聚變產(chǎn)生的能量能量相相當于當于300300升汽油）升汽油）l 但是人們現(xiàn)在還不能進行受控核聚變，這主要是但是人們現(xiàn)在還不能進行受控核聚變，這主要是因為進行核聚變需要的條件非?？量?。發(fā)生核聚因為進行核聚變需要的條件非常苛刻。發(fā)生核聚變需要在變需要在1 1億度的高溫，此外還有許多

7、難以想象的億度的高溫，此外還有許多難以想象的困難需要克服。困難需要克服。此數(shù)據(jù)來自百度文庫此數(shù)據(jù)來自百度文庫核裂變核裂變3 3核能的利用核能的利用 原子彈原子彈 氫彈氫彈 核電站核電站 原子彈原子彈 主要利用主要利用 鈾鈾235235( (厬厬U) U) 或或钚钚-239-239 ( (厱厱PuPu) )等重等重原子核原子核的裂的裂變變鏈式反應(yīng)鏈式反應(yīng)原理制成的裂變武器原理制成的裂變武器, ,通常稱為原子彈通常稱為原子彈 。 原子彈不但在爆炸瞬間就能產(chǎn)生超強的破壞力，其釋放的原子彈不但在爆炸瞬間就能產(chǎn)生超強的破壞力，其釋放的放射性物質(zhì)更能在今后數(shù)十乃至數(shù)百年間危害著該區(qū)域的放射性物質(zhì)更能在今后

8、數(shù)十乃至數(shù)百年間危害著該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)。 19451945年年8 8月月 美國在廣島投下代號美國在廣島投下代號“小男孩小男孩”的原子彈，的原子彈，重約重約41004100公斤，核裝藥鈾公斤，核裝藥鈾235235，威力相當于，威力相當于14001400噸噸TNTTNT，當，當場造成場造成7 78 8萬人喪生。三天后又在長崎投下萬人喪生。三天后又在長崎投下“胖子胖子”，以，以钚钚-239-239為核裝藥，威力估計為核裝藥，威力估計2000020000噸噸TNTTNT，造成，造成2 23 3萬人喪萬人喪生生 此數(shù)據(jù)來自百度文庫此數(shù)據(jù)來自百度文庫氫彈氫彈l 核武器的一種，是利用原子彈爆炸的能

9、量點燃氫核武器的一種，是利用原子彈爆炸的能量點燃氫的同位素的同位素氘（氘（D D）、氚（）、氚（T T）等質(zhì)量較輕的原子的等質(zhì)量較輕的原子的原子核發(fā)生核聚變反應(yīng)（熱核反應(yīng)）瞬時釋放出原子核發(fā)生核聚變反應(yīng)（熱核反應(yīng)）瞬時釋放出巨大能量的核武器巨大能量的核武器 。l 氫彈的殺傷破壞因素與原子彈相同，利用氫彈的殺傷破壞因素與原子彈相同，利用核反應(yīng)核反應(yīng)的光熱輻射、的光熱輻射、沖擊波沖擊波和感生放射性造成殺傷和破和感生放射性造成殺傷和破壞作用，以及造成大面積放射性污染，阻止對方壞作用，以及造成大面積放射性污染，阻止對方軍事行動以達到戰(zhàn)略目的的大殺傷力武器，但威軍事行動以達到戰(zhàn)略目的的大殺傷力武器，但威

10、力比原子彈大得多。原子彈的威力通常為力比原子彈大得多。原子彈的威力通常為幾百至幾百至幾幾萬噸級萬噸級TNTTNT當量，氫彈的威力則可大至當量，氫彈的威力則可大至幾千萬噸幾千萬噸級級TNTTNT當量。還可通過設(shè)計增強或減弱其某些殺傷當量。還可通過設(shè)計增強或減弱其某些殺傷破壞因素，其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能比原子彈更好，用途破壞因素，其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能比原子彈更好，用途也更廣泛，其爆炸達到的溫度約為也更廣泛，其爆炸達到的溫度約為100100億億度，亦即度，亦即太陽中心溫度的太陽中心溫度的10001000倍。倍。 此數(shù)據(jù)來自百度文庫此數(shù)據(jù)來自百度文庫 核電站核電站l 核電站就是利用一座或若干座動力反應(yīng)堆所產(chǎn)生核電站就是利用一座或若干座動力反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。反應(yīng)堆的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈式裂變反應(yīng)就在其中進是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈式裂變反應(yīng)就在其中進行。行。l 截止截止20122012年年1111月，全世界核電運行機組共有月，全世界核電運行機組共有437437臺，臺，在建在建機組機組6464座。全