核能的利用與環(huán)境保護課件

1、4-4.核能的利用與環(huán)境保護核能開發(fā)的歷史進程核能開發(fā)的歷史進程1. 19191. 1919年，英國盧瑟福用年，英國盧瑟福用粒子轟擊氮原子核，使其粒子轟擊氮原子核，使其嬗變成氧原子。嬗變成氧原子。2. 19322. 1932年，查得威克發(fā)現(xiàn)中年，查得威克發(fā)現(xiàn)中子子3. 19343. 1934年，法國約里年，法國約里奧居里夫婦用奧居里夫婦用粒子轟粒子轟擊鋁，產(chǎn)生了一個磷的同擊鋁，產(chǎn)生了一個磷的同位素，但很快放出正電子位素，但很快放出正電子蛻變?yōu)楣?。蛻變?yōu)楣琛?. 4. 盧瑟福（盧瑟福（19331933）和愛因斯）和愛因斯坦（坦（19351935）均沒有意識到）均沒有意識到原子能的實際利用近在眼原

2、子能的實際利用近在眼前。前。核能開發(fā)的歷史進程核能開發(fā)的歷史進程1. 19331. 1933年，愛因斯坦移居美國年，愛因斯坦移居美國2. 19382. 1938年，費米逃往美國年，費米逃往美國3. 3. 德國尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、德國尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、哈恩、蓋革哈恩、蓋革4. 19334. 1933年，匈牙利物理學家齊拉德（年，匈牙利物理學家齊拉德（1898189819641964）已經(jīng)意識到核能的開發(fā)可能用于軍事已經(jīng)意識到核能的開發(fā)可能用于軍事5. 19355. 1935年，建議物理學家暫緩發(fā)表研究成果年，建議物理學家暫緩發(fā)表研究成果6. 19396.

3、 1939年，玻爾認為核能利用為時尚早年，玻爾認為核能利用為時尚早7. 19397. 1939年，愛因斯坦、薩克斯、羅斯福說服美國政年，愛因斯坦、薩克斯、羅斯福說服美國政府搶在德國之前抓緊研制原子彈。府搶在德國之前抓緊研制原子彈。核能開發(fā)的歷史進程核能開發(fā)的歷史進程1. 19341. 1934年，意大利物理學家費米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通年，意大利物理學家費米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通過石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強。費米因此獲過石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強。費米因此獲3838年年諾貝爾物理獎。諾貝爾物理獎。2. 19382. 1938年，德國哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚

4、遠。年，德國哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠。奧地利女物理學家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實驗。奧地利女物理學家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實驗。并稱裂變過程要放出大量能量。并稱裂變過程要放出大量能量。3. 3. 費米提出鏈式反應概念。費米提出鏈式反應概念。4. 19394. 1939年年9 9月月1 1日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響核能開發(fā)的歷史進程核能開發(fā)的歷史進程1. 19401. 1940年，美國政府正式大量撥款，啟動年，美國政府正式大量撥款，啟動“曼哈頓工程曼哈頓工程”，格羅夫斯將軍為行政首腦格羅夫斯將軍為行政首腦2. 19412. 1941年年12

5、12月月19421942年年1212月，費米在芝加哥研制原子反應堆月，費米在芝加哥研制原子反應堆3. 3. 鈾鈾235235、钚、钚239239的提純的提純4. 19434. 1943年年1 1月月19451945年年7 7月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子彈研制。拉莫斯主持原子彈研制。5. 75. 7月月1616日凌晨日凌晨5 5時時3030分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千個太陽都亮。個太陽都亮。6. 6. 曼哈頓工程：動員曼哈頓工程：動員5050萬人，耗費萬人，耗費2222億美元，占用全國三分億美元，占用全國三

6、分之一的電力之一的電力核能開發(fā)的歷史進程核能開發(fā)的歷史進程1. 19441. 1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈年底，盟軍的特工小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈2. 2. 科學家的猶豫：科學家的猶豫：繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持不干嗎？不符合現(xiàn)代科學技術(shù)的精神不干嗎？不符合現(xiàn)代科學技術(shù)的精神好的理由：應該讓全人類知道它的威力好的理由：應該讓全人類知道它的威力3. 3. 齊拉德、愛因斯坦的態(tài)度齊拉德、愛因斯坦的態(tài)度4. 19454. 1945年年8 8月月6 6日，鈾彈小男孩投到廣島；日，鈾彈小男孩投到廣島；8 8月月9 9日，钚彈胖子日，钚彈胖

7、子投在長崎投在長崎核能開發(fā)的歷史進程核能開發(fā)的歷史進程1. 1. 核軍備競賽：盟國之爭核軍備競賽：盟國之爭2. 19452. 1945年年8 8月，斯大林下令抓緊研制原子彈月，斯大林下令抓緊研制原子彈3. 19493. 1949年年8 8月，蘇聯(lián)成功地進行了核實驗月，蘇聯(lián)成功地進行了核實驗4. 19524. 1952年年1111月月1 1日，美國試爆第一顆氫彈日，美國試爆第一顆氫彈5. 19535. 1953年年8 8月，蘇聯(lián)研制氫彈成功月，蘇聯(lián)研制氫彈成功6. 19526. 1952年年1010月月3 3日，英國研制成功原子彈日，英國研制成功原子彈7. 19607. 1960年年2 2月月1

8、313日，法國研制成功钚彈日，法國研制成功钚彈8. 19648. 1964年年1010月月1616日，中國試爆成功原子彈日，中國試爆成功原子彈 二、核電站二、核電站 利用反應堆中的核燃料裂變放出的利用反應堆中的核燃料裂變放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，叫做核電核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，叫做核電站。站。 世界核能發(fā)電占全部電量世界核能發(fā)電占全部電量1/61/6 水泥防護層水泥防護層控制棒控制棒鎘棒鎘棒（吸收中子）（吸收中子）燃料棒燃料棒鈾棒鈾棒減速劑減速劑（速度與熱運動速度相當?shù)闹凶幼钸m合引發(fā)裂變，稱熱中子或慢中（速度與熱運動速度相當?shù)闹凶幼钸m合引發(fā)裂變，稱熱中子或慢中子）子）（常用慢化劑有石墨、重

9、水、和普通水）（常用慢化劑有石墨、重水、和普通水）反應堆反應堆 19601960年，美國的德累斯頓沸水堆核電站投入運行，年，美國的德累斯頓沸水堆核電站投入運行，它主要由沸水堆本體、蒸汽給水系統(tǒng)和其它輔助它主要由沸水堆本體、蒸汽給水系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成。目前這種類型的核電站所占比例僅次系統(tǒng)組成。目前這種類型的核電站所占比例僅次于壓水堆核電站，我國目前沒有這種類型的核電于壓水堆核電站，我國目前沒有這種類型的核電站。站。 19681968年，加拿大角坎杜堆核電站運行，它由重水年，加拿大角坎杜堆核電站運行，它由重水堆本體、一次冷卻回路、二次回路及其它輔助系堆本體、一次冷卻回路、二次回路及其它輔助系統(tǒng)

10、組成。目前，這種類型核電站所站比例排在第統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所站比例排在第三位，我國在建的秦山三期核電站即屬這種類型。三位，我國在建的秦山三期核電站即屬這種類型。 19741974年，法國建成了年，法國建成了“鳳凰鳳凰”示范快堆核電站，示范快堆核電站，它由快中子堆本體、一回路鈉、二回路鈉、三回它由快中子堆本體、一回路鈉、二回路鈉、三回路水及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電路水及其它輔助系統(tǒng)組成。目前，這種類型核電站所占比例最小，它的最大特點是在運行中能夠站所占比例最小，它的最大特點是在運行中能夠?qū)崿F(xiàn)核燃料的增殖，我國將建一座實驗快（中子）實現(xiàn)核燃料的增殖，我國將建一座實驗快（中子）

11、堆。堆。世界第一座核反應堆世界第一座核反應堆（天然鈾（天然鈾5252噸、高純石墨噸、高純石墨10001000多噸，總重多噸，總重14001400噸）噸） 我國第一座實驗性反應堆是在我國第一座實驗性反應堆是在19541954年年6 6月建成投入運行的，我國自行設計研制、建月建成投入運行的，我國自行設計研制、建造的秦山核電站已經(jīng)運行發(fā)電了；廣東大亞造的秦山核電站已經(jīng)運行發(fā)電了；廣東大亞灣電站第一期工程也已建成，并運行發(fā)電了，灣電站第一期工程也已建成，并運行發(fā)電了，全部建成后年發(fā)電量可達全部建成后年發(fā)電量可達100100億度。億度。 因為鈾核裂變有放射性污染，因而建因為鈾核裂變有放射性污染，因而建設

12、核電站時必須采用可靠的防護措施，防止設核電站時必須采用可靠的防護措施，防止放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以保證核電站的安全運行。我國對核電站的安保證核電站的安全運行。我國對核電站的安全非常重視，有專門負責安全監(jiān)督的核安全全非常重視，有專門負責安全監(jiān)督的核安全局，保證核能的安全應用。局，保證核能的安全應用。秦山核電站秦山核電站中國快堆在建設中中國快堆在建設中 1. 1. 二.核武器在山田須磨子（一位當年的爆炸目擊在山田須磨子（一位當年的爆炸目擊者）的一幅畫：在遙遠的廣島上空，者）的一幅畫：在遙遠的廣島上空，原子彈爆炸后發(fā)出彩虹一般絢麗的光原子彈爆炸后發(fā)

13、出彩虹一般絢麗的光芒芒 “小玩意兒”钚裝藥重6.1千克，TNT當量2.2萬噸，試驗中產(chǎn)生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個大氣壓，致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個巨大的彈坑 在半徑為400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為1600米的范圍內(nèi)，所有的動物全部死亡 “原子彈之父” 奧本海默在核爆觀測站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩：“漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個太陽，才能與其爭輝我是死神，我是世界的毀滅者”廣島紅十字醫(yī)院里，一個嚴重燒傷的學廣島紅十字醫(yī)院里，一個嚴重燒傷的學生仰面躺在一張草席上。他的五官幾乎生仰面躺在一張草席上。他的五官幾乎全被原子彈

14、爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四全被原子彈爆炸產(chǎn)生的熱浪抹掉了。四天后他死了。天后他死了。倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物倒塌的鋼架結(jié)構(gòu)建筑物 2.氫彈彈體彈體引爆裝置引爆裝置小型小型原子原子彈彈三種炸藥：三種炸藥：普通炸藥普通炸藥235氘、氚氘、氚爆炸爆炸裂變裂變聚變聚變氘、氚、重氫化氘、氚、重氫化鉀等鉀等鈾鈾235外殼外殼普通炸藥普通炸藥nHeHH10423121氫彈爆炸形成的磨姑氫彈爆炸形成的磨姑云云楊振寧楊振寧悼鄧稼先詞悼鄧稼先詞（張愛萍）（張愛萍） 踏遍戈壁共草原，踏遍戈壁共草原， 二十五年前，二十五年前， 連克千重關(guān)，連克千重關(guān)， 群力奮戰(zhàn)自當先，群力奮戰(zhàn)自當先， 捷音頻年傳。捷音頻年傳。 蔑視核訛詐

15、，蔑視核訛詐， 華夏創(chuàng)新篇，華夏創(chuàng)新篇， 君視名利如糞土，君視名利如糞土， 許身國威壯河山，許身國威壯河山， 功勛澤人間。功勛澤人間。1964年10月16日中國爆炸了第一顆原子彈。1967年6月17日中國爆炸了第一顆氫彈。 2020世紀人們在毫無防世紀人們在毫無防備的情況下研究放射性備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島遭原子彈炸后的廣島放射性污染和防護放射性污染和防護檢測輻射裝置全全身身污污染染檢檢測測儀儀輻射檢測系統(tǒng)輻射檢測系統(tǒng)輻射源的存放輻射源的存放鈾鈾（1 1）在核電站的核反應）在核電站的核反應堆外層用堆外層用厚厚的水泥厚厚的水泥來防來防止放射線的外泄止放射線的外泄（2 2）用過的核廢

16、料要放）用過的核廢料要放在很厚很厚的在很厚很厚的重金屬箱重金屬箱內(nèi)，內(nèi)，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意識，盡可能意識，盡可能遠離放射源遠離放射源放射性的防護放射性的防護1.1.放射性廢水的處理放射性廢水的處理 放射性廢水的處理方法主要有稀釋排放法、放置衰變法、混凝放射性廢水的處理方法主要有稀釋排放法、放置衰變法、混凝沉降法、離子變換法、蒸發(fā)法、瀝青固化法、水泥固化法、塑沉降法、離子變換法、蒸發(fā)法、瀝青固化法、水泥固化法、塑料固化法以及玻璃固化法等。料固化法以及玻璃固化法等。 2.2.放射性廢氣的處理放射性廢氣的處理 (1)(1)鈾礦開采過程中所產(chǎn)生廢氣、粉塵，一般可通過改善操作條鈾礦開采過程中所產(chǎn)生廢氣、粉塵，一般可通過改善操作條件和通風系統(tǒng)得到解決。件和通風系統(tǒng)得到解決。 (2)(2)實驗室廢氣，通常是進行預過濾，然后通過高效過濾后再排實驗室廢氣，通常是進行預過濾，然后通過高效過濾后再排出。出。 (3)(3)燃料后處理過程的廢氣，大部分是放射性碘和一