核能的地位和作用

核能的地位和作用第一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日核能的用途核艦艇核動(dòng)力航母核電廠氫彈船用核動(dòng)力核電原子彈核武器第二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日何謂能源？能源的結(jié)構(gòu)如何？能源儲(chǔ)量如何？第三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日緒論核能的地位和作用1“能源”的來源和結(jié)構(gòu)2能源的大氣污染3清潔的能源--核能4生活中的核能及射線5核能史話第四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日

1“能源”的來源和結(jié)構(gòu)究竟什么是“能源”呢？能源的三個(gè)初始來源能源的分類能源消費(fèi)的變革當(dāng)前世界的能源結(jié)構(gòu)能源儲(chǔ)量第五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日究竟什么是“能源”呢？《科學(xué)技術(shù)百科全書》：“能源是可從其獲得熱、光和動(dòng)力之類能量的資源”

《日本大百科全書》：“在各種生產(chǎn)活動(dòng)中，我們利用熱能、機(jī)械能、光能、電能等來作功，可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體，稱為能源”

《大英百科全書》：“能源是一個(gè)包括著所有燃料、流水、陽光和風(fēng)的術(shù)語，人類用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量”

我國的《能源百科全書》：“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動(dòng)力等任一形式能量的載能體資源?！?/p>

第六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日太陽或其它星球地球星球引力能源能源的三個(gè)初始來源第七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日太陽能一年170萬億噸煤的熱量輻射1/1000現(xiàn)在全世界一年消耗的能量還不及它的萬分之一返回999/1000化學(xué)能貯存第八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日地球本身蘊(yùn)藏的能量－地?zé)崮艿責(zé)峄鹕降睾耍?000度）地幔地殼僅開采地下3公里以內(nèi)的地?zé)豳Y源，就可相當(dāng)于燃燒29000億噸煤所產(chǎn)生的能量第九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日返回鈾、釷礦氘、鋰地球本身蘊(yùn)藏的能量－核能40萬億噸2千多億噸所釋放的能量比全世界現(xiàn)有能源總量放出的能量大千萬倍“無窮的能源”核裂變能核聚變能核裂變反應(yīng)核聚變反應(yīng)490萬噸

275萬噸

鈾礦石海洋第十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日來自星球引力的能量－－潮汐能返回潮汐能每年可利用的約為6000萬噸煤相對位置周期性的變化，它們之間產(chǎn)生的引力第十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日太陽能核能地?zé)犸L(fēng)能天然氣水力石油煤風(fēng)能生物質(zhì)能水力潮汐能太陽能能源的分類常規(guī)能源新能源一次能源二次能源再生能源化石燃料石油煤天然氣第十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日人工能源

天然存在且未加工或轉(zhuǎn)換的能源天然能源

熱一次能源轉(zhuǎn)換成其他種類的能源柴油電汽油一次能源和二次能源地?zé)犸L(fēng)能天然氣煤水力石油核能太陽能返回第十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日核能能源消費(fèi)變革的主線18世紀(jì)的煤炭20世紀(jì)20～60年代煤再生能源20世紀(jì)末21世紀(jì)核能天然氣石油太陽能煤天然氣石油新能源第十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日當(dāng)前世界的能源結(jié)構(gòu)核電在世界能源消費(fèi)中占8%（2000年）核電在世界電力能源中占17%（2000年）電力總能源化石能源fossilfuels占總能源的85％?；茉凑伎傠娏δ茉吹?0％。石油用于發(fā)電非?？上?。第十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日未來能源究竟如何？儲(chǔ)量環(huán)境我們的子孫還有煤嗎？我們的子孫還有石油嗎？我們的子孫能見到藍(lán)天嗎？能源的可持續(xù)人類未來的生存與文明延續(xù)我們的子孫的子孫還能生存在地球上嗎？第十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日能源儲(chǔ)量化石能源再生能源原子能第十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日世界人口過60億，比19世紀(jì)末增加2倍多，能源消費(fèi)增加16倍多。能源危機(jī)化石能源儲(chǔ)量有限?。∧茉聪M(fèi)不斷增加！返回第十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日再生能源水力風(fēng)能潮汐能能利用的不足、不足、不足！規(guī)模受到環(huán)境、季節(jié)、地理位置等條件的限制

現(xiàn)在的開發(fā)技術(shù)不足太陽能返回第十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日核能－－無窮的能源海洋核裂變能核聚變能鈾、釷礦石如全部利用，能供使用2400～2800年氘（來自海水）、鋰40億萬噸2千多億噸如實(shí)現(xiàn)可控核聚變，能供使用上千億年

返回第二十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日

2能源的大氣污染能源造成的大氣污染大氣污染對環(huán)境的影響“污染大國”第二十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日能源造成的大氣污染

environmentalpollution

煤、石油等化石燃料的燃燒汽車排放的廢氣工業(yè)生產(chǎn)（如各種化工廠、煉焦廠等）過程中產(chǎn)生的廢氣二氧化硫（SO2）懸浮顆粒物（煙霧、粉塵等）氮氧化物（NOx）一氧化碳（CO）有害氣體第二十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日大氣污染對環(huán)境的影響NOx造成臭氧層破壞臭氧層能吸收陽光中的紫外線2001/92002/9“臭氧空洞”（紅色和藍(lán)色區(qū)為空洞）地面放出的長波熱輻射被大氣的CO2氣體吸收，無法散逸出高空，地球就象蓋上了一層“厚厚的毯子”地球氣溫變暖冰川融化，海平面上升出現(xiàn)更多的颶風(fēng)與龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害溫室效應(yīng)我國的酸雨區(qū)SO2、NOx

＋水蒸汽

酸雨(成分：硫酸與硝酸)酸雨破壞土壤，影響農(nóng)作物生長，破壞生態(tài)平衡酸雨重災(zāi)區(qū)酸雨區(qū)第二十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日“污染大國”瑞士法國加拿大韓國日本德國美國中國臺(tái)北意大利英國中國荷蘭每千瓦發(fā)電量的CO2排放量*2000,OECD/IEA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)我國大氣污染屬煤煙型污染。排入大氣中90％的SO2、70％的煙塵、85％的CO2來自于燃煤第二十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日

3清潔的能源--核能核能沒有污染氣體排放干凈的核電廠第二十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日二氧化碳CO2煤天然氣石油核能煤天然氣石油核能氮氧化物NOx二氧化硫SO2煤天然氣石油核能核能沒有污染氣體排放！核電正是“最安全、最清潔、且經(jīng)濟(jì)效益最高的電力資源”核能：0核能：0核能：0地?zé)犸L(fēng)能太陽能核能非污染能的結(jié)構(gòu)水力第二十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日加拿大皮克靈核電廠核電站第二十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日日本美濱核電站核電站第二十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日中國秦山核電站（浙江海鹽）核電站第二十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日中國大亞灣核電站（廣東深圳）第三十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日原子核反應(yīng)離我們有多遠(yuǎn)？核反應(yīng)的能量射線的輻照生活中的核能及射線第三十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日4生活中的核能及射線太陽與地球的能量來源太陽的核聚變反應(yīng)區(qū)地球是個(gè)巨型核電站嗎生活中的輻射第三十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日太陽是個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆！

一個(gè)大膽的假設(shè)：地球本身就是一個(gè)大的核反應(yīng)堆！“反應(yīng)堆”用于發(fā)生核裂變或聚變反應(yīng)的裝置一般稱為核反應(yīng)堆。

太陽的能量從哪里來？地球內(nèi)部的能量從哪里來？第三十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日表面溫度6000℃內(nèi)部溫度2000萬℃內(nèi)部壓力達(dá)2000億大氣壓力太陽的中心是一個(gè)巨大的

核聚變反應(yīng)區(qū)由于高溫和高壓，使原子進(jìn)行著激烈的運(yùn)動(dòng)和變化，熱核反應(yīng)不斷進(jìn)行，同時(shí)釋放出巨大的能量核聚變第三十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日地球是個(gè)巨型核電站嗎？目前尚未得到最終的科學(xué)證明美國地球物理學(xué)家瑪文·亨頓的理論:我們腳下4000公里深的地方，一顆直徑達(dá)5公里的鈾核正在燃燒著、攪動(dòng)著，并因此產(chǎn)生了地球磁場以及為火山和大陸板塊運(yùn)動(dòng)提供能量的地?zé)?。成功地解釋了地磁逆轉(zhuǎn)之謎傳統(tǒng)的理論認(rèn)為，地球的內(nèi)核是由鐵和鎳構(gòu)成的晶體，在向周圍的液態(tài)外核放熱的過程中逐漸冷卻和膨脹。這一理論無法解釋地球曾發(fā)生的地磁逆轉(zhuǎn)第三十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日什么是輻射？電離輻射能量強(qiáng)，可破壞生物細(xì)胞分子電離輻射為源自原子核內(nèi)各種變化所產(chǎn)生之輻射α、β、γ射線等電磁輻射無線電波或電磁場能量弱，不會(huì)破壞生物細(xì)胞分子如微波、光、無線電波、電力電磁場。

當(dāng)原子核處于不穩(wěn)定的激發(fā)狀態(tài)時(shí)，它多余的能量將以放出粒子或電磁波的形式被帶出該原子。這種帶有能量輸出的粒子或波稱為核輻射或射線。輻射是能量傳遞的一種方式第三十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日大理石核戰(zhàn)爭什么是輻射輻射劑量大陸地射線核事故生活中的輻射電器輻射建筑材料天然輻射醫(yī)療輻射輻射劑量不大核輻射宇宙射線花崗巖花崗巖天然輻照占80%宇宙輻照陸地輻照體內(nèi)輻照氡氣第三十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日核能史話偉大的發(fā)現(xiàn)改變歷史的事件

0.5核能史話第三十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日原子模型原子原子的尺寸：10-10m原子核的尺寸：10-15m電子質(zhì)子中子原子核132質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)同位素第三十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日原子的放射性衰變衰變衰變物質(zhì)自發(fā)放出射線的性質(zhì)叫放射性也稱為核輻射第四十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日圖1-27費(fèi)米認(rèn)識(shí)核能微觀世界的里程碑X射線天然放射性質(zhì)子和中子放射性物質(zhì)人工放射性α射線和β射線鈾裂變原子核的組成核能與核能相關(guān)的偉大發(fā)現(xiàn)貝克勒耳居里夫人約里奧.居里夫婦費(fèi)米查德威克哈恩第四十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日無意中的偉大發(fā)現(xiàn)--

X射線1895年11月8日倫琴無意中發(fā)現(xiàn)陰極射線管中有射線可以穿過許多物體透視到熒光物質(zhì)上使其發(fā)光。12月22日，倫琴為夫人拍下了第一張X射線照片。未知的射線--X金戒指獲的第一枚諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1895/12/22現(xiàn)代物理學(xué)的揭幕人威廉?倫琴返回第四十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日1896年，亨利·貝克勒耳研究X射線時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)鈾鹽能自發(fā)永久地放出一種神秘的射線。人們把這種自發(fā)放出射線的性質(zhì)叫放射性。天然放射性的發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)形形色色的天然鈾礦石的形態(tài)鐳鈹。。。亨利·貝克勒耳原子科學(xué)發(fā)展的第一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)硫酸鉀鈾返回第四十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日天然放射性極強(qiáng)的物質(zhì)--鐳的發(fā)現(xiàn)

1898年，居里夫婦發(fā)現(xiàn)含有鈾或釷的物質(zhì)，都會(huì)有放射性，并發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)放射性物質(zhì)--鐳。1902年，居里夫婦從瀝青礦渣中提煉出釙、鐳

。居里夫婦鐳的射線強(qiáng)度是純鈾的九百倍揭開了原子時(shí)代的序幕返回第四十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日α射線和β射線的發(fā)現(xiàn)1896年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)鈾和釷的兩種輻射在強(qiáng)磁鐵被分開了三股“核子科學(xué)之父”盧瑟福1899年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了鐳的兩種輻射穿透本領(lǐng)不同：第一種輻射不能貫穿比1/50毫米更厚的鋁片，但能產(chǎn)生顯著的電效應(yīng)。命名為α射線第二種輻射，能貫穿約半毫米厚的鋁片，命名為β射線。第四十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日1902年，物理學(xué)家盧瑟福與化學(xué)家索迪合作在對鈾、鐳、釷等元素的放射性研究中，提出了放射性元素的衰變理論：放射性原子是不穩(wěn)定的，它們自發(fā)性地放射出射線和能量，而自身衰變成另一種放射性原子，直至成為一種穩(wěn)定的原子為止。這種特性即放射性。并提出了“原子能”的概念。盧瑟福因此獲1908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)盧瑟福、索迪——元素衰變第四十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日以后，盧瑟福和索迪等人進(jìn)一步研究放射性元素遞次變化（即衰變鏈系）的線索，發(fā)現(xiàn)如下衰變鏈：索迪因此及對同位素起源和性質(zhì)研究獲1921年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。元素衰變理論打破了自古希臘以來人們相信的原子永遠(yuǎn)是不生不滅的傳統(tǒng)觀念，而認(rèn)為一種元素的原子可以變成另一種元素的原子。盧瑟福、索迪——元素衰變返回第四十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日原子核模型1911年，盧瑟福用α射線轟擊原子，發(fā)現(xiàn)中間有個(gè)“原子核”存在。核很小、堅(jiān)硬、很重并且?guī)д姟Ｒ虼颂岢隽嗽雍四Ｐ?。?932年發(fā)現(xiàn)中子后，蘇聯(lián)的伊凡寧柯和德國的海森堡先后提出了原子核是由質(zhì)子和中子組成的模型(質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子)原子核“量子力學(xué)的奠基者之一”V·K·海森泊質(zhì)子中子盧瑟福返回第四十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

1914年發(fā)現(xiàn)質(zhì)子（氫原子核）

1919年第一次人工核反應(yīng)

4

He+14N→17O+1H盧瑟福原子“核子科學(xué)之父”盧瑟福第四十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日盧瑟福用鐳發(fā)射的α粒子作“炮彈”，研究被轟擊的粒子的情況。1919年，終于觀察到氮原子核俘獲一個(gè)α粒子后放出一個(gè)氫核，同時(shí)變成了另一種原子核的結(jié)果，18N＋α17O＋p。這是人類歷史上第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工衰變，使古代煉金術(shù)士夢寐以求的把一種元素變成另一種元素的空想變成現(xiàn)實(shí)。當(dāng)時(shí)盧瑟福寫了一本書就取名為《新煉金術(shù)》。人工衰變返回第五十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日中子的發(fā)現(xiàn)1920盧瑟福預(yù)言：原子核=質(zhì)子+“中性粒子”？1930博特和貝克爾（德）：α→Be產(chǎn)生穿透力強(qiáng)的射線（斷言γ）1932約里奧·居里夫婦：α→Be產(chǎn)生“中性射線”，以為是γ射線。疑惑:γ射線能量很高?1932查德威克讀了居里夫婦文章，馬上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。指出：

“中子的可能存在”

42He+94Be→126C+n（中子）查德威克原子科學(xué)發(fā)展的第二個(gè)重大發(fā)現(xiàn)第五十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日1932年：海森伯和伊凡寧柯各自獨(dú)立地提出了原子核是由質(zhì)子和中子組成的核結(jié)構(gòu)模型。由于中子不帶電荷，不受靜電作用的影響，可以比較自由地接近以至進(jìn)入原子核，容易引起核的變化，因此，它立即被用來作為轟擊原子核的理想"炮彈"。探索原子核奧妙的鑰匙——中子第五十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日中子的發(fā)現(xiàn)為核物理學(xué)開辟了一個(gè)新的紀(jì)元，它不僅使人們對原子核的組成有了一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，而且為人工控制原子核提供了有效手段。它可以說是打開原子核奧秘的"鑰匙"，在開發(fā)原子能的偉大事業(yè)中大顯身手。探索原子核奧妙的鑰匙——中子返回第五十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日1934年約里奧.居里夫婦用射線打擊鎂、硼、鋁，發(fā)現(xiàn)在停止打擊后，這些元素還不斷地放出β射線。這些射線的強(qiáng)度逐漸減小，并遵守天然放射元素的衰變規(guī)律。

人工放射性核素的發(fā)現(xiàn)約里奧.居里夫婦人工制造新物質(zhì)新、不穩(wěn)定返回第五十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日裂變的發(fā)現(xiàn)

哈恩的實(shí)驗(yàn)桌哈恩確認(rèn)了中子轟擊鈾原子會(huì)產(chǎn)生新的較輕的元素1938年哈恩和斯特拉斯曼費(fèi)米原子核吸收一個(gè)中子只會(huì)變成下一個(gè)元素。原子核結(jié)合力太大，不可能分裂1938年約里奧.居里夫婦從被中子轟擊過的鈾中，測得了鑭的同位素1944年，哈恩因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了“重核裂變反應(yīng)”，榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。提出了鈾裂變的理論，并發(fā)現(xiàn)了裂變時(shí)放出核能1939年梅特涅與侄子弗里施返回第五十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日“原子的火花”－－鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)哈恩約里奧·居里在鈾核裂變釋放出巨大能量的同時(shí)，還放出兩、三個(gè)中子來巨大能量返回第五十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日第一顆原子彈－曼哈頓計(jì)劃

1942年美國啟動(dòng)了取名為“曼哈頓計(jì)劃”的制造原子彈計(jì)劃，由奧本海默負(fù)責(zé)。1945年7月16日，美國在新墨西哥州的一個(gè)30米高的鐵塔上，進(jìn)行了人類第一次核試驗(yàn)。核爆炸騰起的煙塵若垂天之云，極為恐怖。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(dòng)物全部死亡。這顆原子彈的威力，要比科學(xué)家們原估計(jì)的大出了近20倍。“原子彈之父”奧本海默1939年，愛因斯坦寫信給美國總統(tǒng)羅斯福，詳細(xì)闡述了研制原子彈的重要性。第五十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日“比一千個(gè)太陽還亮”“漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個(gè)太陽，才能與其爭輝。我是死神，我是世界的毀滅者?！薄霸訌椫浮眾W本海默第五十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日廣島的“小男孩”和長崎的“胖子”

1945年8月6日美國向日本廣島投下原子彈，裝料為10公斤鈾235，當(dāng)量1.25萬噸TNT，因?yàn)樵搹椉?xì)長，被稱為“小男孩”?！靶∧泻ⅰ?月9日，美國又在長崎扔下名為“胖子”的第二顆原子彈?！芭肿印钡谖迨彭?，共六十五頁，編輯于2023年，星期日威力更大的核武器――氫彈的誕生

第一次使用熱核反應(yīng)裝置的核聚變試驗(yàn)，1952年11月1日1952年11月1日，美國采用熱核反應(yīng)裝置，進(jìn)行了人類首次熱核反應(yīng)核聚變試驗(yàn)。1954年3月1日，代號(hào)為“城堡行動(dòng)”的人類第一顆可投式氫彈試驗(yàn)成功。其爆炸力為千萬噸級(jí)TNT當(dāng)量，幾乎是廣島原子彈的1000倍。熱核武器的能量規(guī)模及殺傷力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原子核裂變武器。氫彈空中爆炸的冷凝云埃尼威托克的核爆炸第六十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期日核武器發(fā)展的現(xiàn)狀何謂核武器原子彈、氫彈和中子彈及其由它們組裝起來的各種導(dǎo)彈統(tǒng)稱為核武器。核武器的5種殺傷因素快如閃電、比太陽光還亮的光輻射形同颶風(fēng)的沖擊波早期可使人致命的核輻射有斬不斷、理還亂的長期放射性污染還有一種電磁脈沖核武器的發(fā)展經(jīng)歷了三代第一代為原子彈第二代為氫彈第三代是以中子彈為代表的、效應(yīng)可轉(zhuǎn)換的特種彈。戰(zhàn)略導(dǎo)彈的核彈頭