核能新能源概述講義

新能源利用技術(shù)王一平教授天津大學(xué)化工學(xué)院2013.6.3第七章核能主要內(nèi)容概述核能的和平利用核能存在的問題一、概述1.原子核的結(jié)合能

原子核是由質(zhì)子和中子組成的，它的質(zhì)量等于所有質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和：

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系，原子核的結(jié)合能為：

E=(m)c2mx=Zmp+(A-Z)mn

但實驗測定的原子質(zhì)量mx總是小于所有核子質(zhì)量之和，這一差值稱為原子核的質(zhì)量虧損：m=Zmp+(A-Z)mn-mX質(zhì)子和中子組成核的過程中，有能量E釋放出來。反之，要使原子核再分解為單個的質(zhì)子和中子就必須吸收E的能量。

氘核吸收E能量后分解為質(zhì)子和中子E氘質(zhì)子中子原子結(jié)合能的計算一原子質(zhì)量單位具有能量質(zhì)子質(zhì)量中子質(zhì)量

核子平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能核子的比結(jié)合能(MeV)原子核的結(jié)合能E(MeV)核核子的比結(jié)合能(MeV)原子核的結(jié)能E(MeV)核核子的比結(jié)合能越大，原子核就愈穩(wěn)定。

原子核的結(jié)合能非常大，所以一般原子核都是非常穩(wěn)定的系統(tǒng)。然而，不同原子核的穩(wěn)定程度不同。每個核子的平均結(jié)合能稱為比結(jié)合能：a.最輕和最重的核的比結(jié)合能較小。b.大多數(shù)中等質(zhì)量的核，比結(jié)合能較大且近似相等(都在8MeV左右)。這說明中等質(zhì)量的核最穩(wěn)定。

獲得核能途徑有：裂變和聚變。裂變炸彈——鈾彈聚變炸彈——氫彈用能量為1eV以下的慢中子轟擊鈾核時，鈾核會分裂為兩個質(zhì)量相近的中等質(zhì)量的核，同時放出一至三個快速中子。這種重核分裂為中等質(zhì)量核的過程稱為重核的裂變。裂變后形成的中等質(zhì)量的核具有過多的中子，由于中子具有放射性，所以這些中等質(zhì)量的核是不穩(wěn)定的。它們通過一系列的衰變，放射性的中等質(zhì)量的核才轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定核。2、裂變原子彈：鈾核裂變時放出巨大的能量，同時放出多于二個中子，若分裂時放出的中子全部被別的鈾核吸收，又引起新的裂變，這樣，裂變的數(shù)目將按指數(shù)規(guī)律增大，結(jié)果形成一發(fā)散的鏈式反應(yīng)，這就是原子彈中發(fā)生的情況。受控核反應(yīng)：如果在受控條件下，每次裂變平均只有一個中子引起新的裂變，維持穩(wěn)定的鏈式反應(yīng)，這就是核反應(yīng)堆中的情況。根據(jù)原子核鏈式裂變反應(yīng)的原理，在意大利物理學(xué)家費米的領(lǐng)導(dǎo)下，世界上第一座原子核反應(yīng)堆于1942年12月6日芝加哥大學(xué)試驗成功，把人類帶進了原子能時代。根據(jù)原子核鏈式裂變反應(yīng)的原理，美國于1945年7月16日爆炸了世界上第一顆原子彈。我國于1964年10月16日爆炸了第一顆原子彈。3、氫核聚變氫彈爆炸氫彈：利用氘、氚（氫的同位素）等輕原子核的聚變反應(yīng)原理制成的核武器通常稱為氫彈。

氫彈反應(yīng)式氫彈結(jié)構(gòu)示意圖不受控制的聚變已于1952年11月1日實現(xiàn)，這就是氫彈爆炸。1954年3月1日實現(xiàn)，美國在太平洋上的比基尼島進行了一次威力巨大的氫彈爆炸實驗，這顆氫彈產(chǎn)生的破壞力是投向廣島的原子彈的750倍。我國于1967年6月17日爆炸了第一顆氫彈。太陽的能量來自太陽內(nèi)部的核聚變，地球的能量主要來自太陽能。二、核能的和平利用1、核電站如果使原子核的裂變和聚變在可以控制的條件下緩慢地進行，則釋放出的核能就可以被有效地利用。1954年6月17日世界上第一座核電站前蘇聯(lián)的奧布靈斯克核電站建成并投入使用。核電站原理

核電站就是利用原子核裂變時產(chǎn)生的巨大熱量，使水變成蒸汽，推動汽輪機運轉(zhuǎn)，再帶動發(fā)電機發(fā)電。核電站原理核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化核能內(nèi)能機械能電能核能發(fā)電優(yōu)點1.干凈環(huán)保，基本上不排放有害氣體，尤其是不排放溫室氣體；2.消耗燃料少，燃料運輸成本低。（大亞灣核電站每年僅需消耗核燃料60噸左右，而同等規(guī)模的火力發(fā)電站則每年需要消耗燃煤600萬噸左右。）核電站的廢物處理系統(tǒng)

核能利用前景目前，全世界核電站的發(fā)電量約占總發(fā)電量的20%。2030年將達到25%。我國十分重視核能的利用，目前，秦山核電站和大亞灣核電站已經(jīng)運行發(fā)電，幾座新的核電站正在建設(shè)之中。受控制的核聚變?nèi)匀辉谘芯恐校绻晒氐捉鉀Q人類的能源問題。2、產(chǎn)生動力作為動力推動船艦，原子破冰船，核動力商船等。優(yōu)點：續(xù)航力強，馬力大，航速高。

美國的尼米茲級航母應(yīng)用的核動力在不加任何燃料的情況下可續(xù)航20年。3、生產(chǎn)新的核燃料U238產(chǎn)生Pu239Th232產(chǎn)生U233中子轟擊Li產(chǎn)生核聚變材料氚有的反應(yīng)堆生產(chǎn)出來的核燃料甚至比消耗掉的核燃料還多。

危險的钚4、生產(chǎn)放射性同位素生產(chǎn)放射性同位素兩種方法:從乏燃料的裂變產(chǎn)物和次要錒系元素中提取出有用的放射性同位素，比如銫Cs137。將純的非放射性同位素放在反應(yīng)堆的中子通道中以中子照射生產(chǎn)放射性同位素，比如用鈷Co59生產(chǎn)Co60。

5、進行中子活化分析

活化分析是一種核分析方法，它的基礎(chǔ)是核反應(yīng)。該法是用一定能量和流強的中子，帶電粒子或者高能γ光子轟擊待測試樣，然后測定核反應(yīng)中生成的放射性核衰變時放出的緩發(fā)輻射或者直接測定核反應(yīng)中放出的瞬發(fā)輻射，從而實現(xiàn)元素的定性定量分析。可以用來分析極少量（10-6～10-15g）的樣品?；ㄙM時間很短2min。用于環(huán)境監(jiān)測或者分析罪證材料。6、中子照相

進行無損檢測，X射線照相是穿透輕物質(zhì)，被重物質(zhì)擋住，中子照相是能穿透重物質(zhì)，但被輕物質(zhì)擋住，二者互補，可以用于考證古代文物等。普通照相中子照相X射線照相7、中子嬗變摻雜生產(chǎn)高質(zhì)量單晶硅

中子嬗變摻雜硅,將Si30放入原子反應(yīng)堆中輻照，中子轟擊天然硅，將其中Si30變成Si31，Si31經(jīng)過β衰變（2.62h）變成磷31。8、放射線小劑量放射線照射，并謹慎地加以控制，射線也可以為人類做許多事。放射性同位素發(fā)出的射線可用于醫(yī)學(xué)診斷和治療。放射性同位素發(fā)出的射線已用于改良農(nóng)作物品種。放射性同位素發(fā)出的射線已用于食品保鮮。三、核能存在的問題技術(shù)不太成熟放射性污染核能的安全問題核能的防泄漏核武器的威脅放射性污染放射性物質(zhì)的標志人體受放射性危害，輕者頭暈、疲乏、脫發(fā)、紅斑、白血球減少或增多、血小板減少；大劑量照射，還會引起白血病及骨、肺、甲狀腺癌變甚至死亡；放射性還能引起基因突變和染色體畸變。所以核電站需要建很厚的混凝土防護層，防止放射線照射對人體造成傷害，并且要防止放射性物質(zhì)泄漏造成放射性污染。αβγ射線很多元素的原子核都會向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，如α射線、β射線和γ射線。α射線：氦核（帶2個單位正電荷）β射線：高速運動的電子（帶1個單位負電荷）γ射線：能量很高波長很短的電磁波（不帶電）核能的安全性保障高安全性的地理位置；采取多道屏障的安全保法；抗地質(zhì)災(zāi)害；核廢料處理（中國規(guī)劃建設(shè)核廢料處置庫一座，壽命為10000年）；定期檢測輻射；防襲擊（軍事保護力量強大）；禁止核武器假如核戰(zhàn)爭爆發(fā)，人類將遭受浩劫，因此需要竭力避免發(fā)生這種戰(zhàn)爭。各強國簽訂了不擴散核武器條約。法國的核能核能發(fā)電是法國最主要的電力來源，占總發(fā)電量比近80%。法國是少數(shù)幾個將整個核燃料循環(huán)設(shè)施集中在本國領(lǐng)土上的國家之一，包括核轉(zhuǎn)換、鈾濃縮、生產(chǎn)、核燃料的后處理和再循環(huán)。法國在核燃料循環(huán)的安全監(jiān)督方面堪稱世界典范。法國核安全與輻射防護研究院（ISRN）是核風險與核輻射方面進行科研和鑒定公認的專家。法國核安全局根據(jù)法國2006年6月13日頒布的關(guān)于核透明與核安全第[2006-686]號法令（稱作TSN法）成立的核安全局是一個獨立的管理機構(gòu)，負責監(jiān)督法國民用核生產(chǎn)，保護核從業(yè)人員和求助于放射療法的病人，保護公眾與環(huán)境，避免遭到核生產(chǎn)風險的威脅。美國的核能美國為全世界最大核能發(fā)電國，目前共有104座正在運行的核反應(yīng)堆，裝機總?cè)萘窟_1.03億千瓦，占全美國發(fā)電量的20%。美國的核航母是美國航母戰(zhàn)斗群的核心，其以核為動力的潛艇，巡洋艦等也占據(jù)戰(zhàn)斗核心位置。中國的核能2005年以來，中國批準了13個核電項目，共34個機組，其中在建機組28臺，占全世界在建機組總數(shù)的40%多。截至2010年年底，中國投入運行的核電機組裝機容量為1000多萬千瓦?！逗穗娭虚L期發(fā)展規(guī)劃(2010-2020年)》，2020年核電裝機容量將達到8000萬千瓦時。2012年5月31日，國務(wù)院常務(wù)會議原則通過《關(guān)于全國民用核實施綜合安全檢查情況的報告》(簡稱《核安全報告》)和《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠景目標》(簡稱《核安全規(guī)劃》)。對于在運和在建核電廠，《核安全報告》給出了總體“受控”的結(jié)論。Thankyou！.（.....）成立于2004年，專注于企業(yè)管理培訓(xùn)。提供60萬企業(yè)管理資料下載，詳情查看：/map.htm提供5萬集管理視頻課程下載，詳情查看：/zz/提供2萬GB高清管理視頻課程硬盤拷貝，詳情查看：/shop/2萬GB高清管理視頻課程目錄下載：/12000GB.rar高清課程可提供免費體驗，如有需要請于我們聯(lián)系。咨詢電話：020-.值班手機：.網(wǎng)站網(wǎng)址：在線文檔：

《化妝品術(shù)語》起草情況匯報中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所一、標準的立項和下達時間2006年衛(wèi)生部政法司要求各標委會都要建立自己的術(shù)語標準。1ONE二、標準經(jīng)費標準研制經(jīng)費：3.8萬三、標準的立項意義術(shù)語標準有利于行業(yè)間技術(shù)交流、提高標準一致性、消除貿(mào)易誤差，作為標準體系中的基礎(chǔ)標準，術(shù)語標準在各個領(lǐng)域的標準體系中均起著重要的作用。隨著我國化妝品衛(wèi)生標準體系建設(shè)逐步加快，所涉及的術(shù)語和定義的數(shù)量也在迅速增長，在此情形下，化妝品術(shù)語標準的制定就顯得尤為重要。四、標準的制訂原則1.合法性遵守《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》中關(guān)于化妝品的定義。2.協(xié)調(diào)性直接引用或修改采用的方式，與相關(guān)標準中的術(shù)語和定義相協(xié)調(diào)。3.科學(xué)性對于沒有國標或定義不統(tǒng)一的術(shù)語，在定義時體現(xiàn)科學(xué)性的原則。4.實用性在標準體系中出現(xiàn)頻率較高，與行業(yè)聯(lián)系較緊密的術(shù)語優(yōu)先選用。五、標準的起草經(jīng)過

第一階段：資料搜集

搜集國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)、標準、文獻并對國外文獻如美國21CFR進行翻譯。第二階段：2007年末形成初稿

初稿內(nèi)容包括一般術(shù)語、衛(wèi)生化學(xué)術(shù)語、毒理學(xué)術(shù)語、微生物術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語、人體安全和功效評價術(shù)語，常用英文成份術(shù)語等７部分。第三階段：專家統(tǒng)稿1.2007年12月第一次專家統(tǒng)稿會（修訂情況：1.在結(jié)構(gòu)上增加原料功能術(shù)語、相關(guān)國際組織和科研機構(gòu)等內(nèi)容；2.在內(nèi)容上增加一般術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語的種類，將化妝品行業(yè)的新產(chǎn)品類別納入本標準；3.對于毒理學(xué)、衛(wèi)生化學(xué)、微生物學(xué)術(shù)語進行修改；4.刪除與化妝品聯(lián)系不緊密、無存在必要的常用英文成分術(shù)語。2.2009年1月第二次專家統(tǒng)稿會會議意見：1.修改能引用國家標準的盡量引用國家標準；對存在歧義的個別用詞進行修改。2.刪除由于本標準中的“產(chǎn)品術(shù)語”一章和香化協(xié)會所制定的某個標準存在重復(fù)，因此刪除“產(chǎn)品術(shù)語”一章的內(nèi)容；對“原料功能術(shù)語”的內(nèi)容進行梳理，刪除了20余條內(nèi)容。3.增加專家建議增加“化妝品限用物質(zhì)”等若干項術(shù)語。第四階段：征求意見2009年2月面向全國公開征求意見。第五階段：征求意見的處理與形成送審稿。在征求意見的處理階段再次征求了相關(guān)專家的意見。六、標準的內(nèi)容依據(jù)1.《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》;2.《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》;3.美國21CFR；4.相關(guān)領(lǐng)域國家標準如：GB5296.3-2008消費品使用說明化妝品通用標簽，GB/T14666-2003分析化學(xué)術(shù)語等；5.國內(nèi)外化妝品的相關(guān)文獻，如《化妝品監(jiān)督管理及安全性評價》等。七、標準的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容（一）結(jié)構(gòu)：1.范圍2.一般術(shù)語3.毒理學(xué)試驗方法術(shù)語4.衛(wèi)生化學(xué)檢驗方法術(shù)語5.微生物檢驗方法術(shù)語6.人體安全性和功效性評價術(shù)語7.常用原料術(shù)語8.縮寫9.中英文索引（二）主要內(nèi)容：1).一般術(shù)語39條涉及化妝品的基本定義、化妝品生產(chǎn)和監(jiān)督管理中出現(xiàn)頻率較高的術(shù)語。2).毒理學(xué)試驗方法術(shù)語40條收錄了《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》中涉及的術(shù)語，以及在毒理學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)頻率較高、與化妝品毒理學(xué)試驗方法聯(lián)系較密切的術(shù)語。3).衛(wèi)生化學(xué)檢驗方法術(shù)語22條收錄了化妝品的衛(wèi)生化學(xué)檢驗方