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核電常識

1.核電的基本知識

世界上壹切物質都是由原子構成的,原子又是由原子核和它周圍的電子構成的。

輕原子核的融合和重原子核的分裂 都能放出能量,分別稱為核聚變能和核裂變能,簡稱核能。這裏提到的核能是指核裂變能。

前面提到核電廠的燃料是鈾。鈾是壹種重金屬元素,天然鈾由三種同位素組成:鈾-235 含量0.71%鈾-238 含量99.28%鈾-234 含量0.0058%(鈾-235是自然界存在的易於發生裂變的唯壹核素。)

當壹個中子轟擊鈾-235原子核時,這個原子核能分裂成兩個較輕的原子核,同時產生2到3個中子和射線,並放出能量。如果新產生的中子又打中另壹個鈾-235原子核,能引起新的裂變。

在鏈式反應中,能量會源源不斷地釋放出來。鈾-235裂變放出多少能量呢?請記住壹個數字,即1千克鈾-235全部裂變放出的能量相當於2700噸標準煤燃燒放出的能量。

反應堆是核電站的關鍵設計,鏈式裂變反應就在其中進行。反應堆種類很多,核電站中使用最多的是壓水堆。

壓水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指頭大的燒結二氧化鈾芯塊,裝到鋯合金管中,將三百多根裝有芯塊的鋯合金管組裝在壹起,成為燃料組件。

大多數組件中都有壹束控制棒,控制著鏈式反應的強度和反應的開始與終止。壓水堆以水作為冷卻劑在主泵的推動下流過燃料組件,吸收了核裂變產生的熱能以後流出反應堆,進入蒸汽發生器, 在那裏把熱量傳給二次側的水,使它們變成蒸汽送去發電, 而主冷卻劑本身的溫度就降低了。

從蒸汽發生器出來的主 冷卻劑再由主泵送回反應堆去加熱。冷卻劑的這壹循環通道稱為壹回路,壹回路高壓由穩壓器來維持和調節。

火力發電站利用煤和石油發電,水力發電站利用水力發電,而核電站是利用原子核內部蘊藏的能量產生電能的新型發電站核電站大體可分為兩部分:壹部分是利用核能生產蒸 汽的核島、包括反應堆裝置和壹回路系統;另壹部分是利用蒸汽發電的常規島,包括汽輪發電機系統。核電站用的燃料是鈾。

鈾是壹種很重的金屬。用鈾制成的核燃料在壹種叫“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量 熱能,再用處於高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發生器內產生蒸汽,蒸汽推動氣輪機帶著發電機壹起旋轉,電就源源不斷地產生出來,並通過電網送到四面八方。

這就是最普通的壓水反應堆核電站的工作原理。在發達國家,核電已有幾十年的發展歷史,核電已成為壹 種成熟的能源。

中國的核工業已也已有40多年發展歷史,建立了從地質勘察、采礦到元件加工、後處理等相當完整 的核燃料循環體系,已建成多種類型的核反應堆並有多年 的安全管理和運行經驗,擁有壹支專業齊全、技術過硬的隊伍。核電站的建設和運行是壹項復雜的技術。

中國已經能夠設計、建造和運行自己的核電站。秦山核電站就是由中國自己研究設計建造的。

日本的核電站數量是55座,核電比例為30%,計劃到 2030年將核電比例提高到41%。印度有20座。

俄羅斯有31座,歐盟有16國擁有核電站,核電站總數158個。法國59座,英國在30座以上,美國最多,達104座。

就發電比例而言,目前全世界400多座核電站,年發電量占全世界總發電量的17%,其中,法國核電裝機占總裝機的78%,日本核電裝機占總裝機的36%,美國核電裝機占總裝機的20%,韓國核電裝機占總裝機的42%,而在中國大陸僅占1.6%。中國已超越美國,成為世界第壹碳排放大國。

根據原本的數值全世界本因建設1000座核電站全世界40%靠核能.2500座核電就能滿足目前全世界的用電。但是反核人士的運動下,只有區區16%的發電能力,如果中國建設壹百多座也許能補上4%,中國有六百多座核電站的話,就在沒有什麽能源困擾。

前美國國家航空航天局科學家漢森(Hansen)作為合著者參與了壹項研究。該研究估計1971年到2009年間,核能的使用很可能避免了至少184萬人死於世界範圍內化石燃料燃燒帶來的惡劣影響。

他們表示,“沒有缺點的能源系統是不存在的。我們希望在制訂能源系統政策時,能基於事實,而不帶有感 *** 彩和偏見,因為這些不適用於二十壹世紀的核能技術。”

核能的發展,對醫療、環保、軍事、航母、機器人動力、核動力衛星、航天核動力飛機、航空空間站電源至關重要。隨著航天、航空、深海機器人等領域用核電池的成熟,核電池和太陽能電池必將在汽車這壹能源大戶中得到應用。

光子傳送技術,如今各個強國,正在把這變成現實,人們幻想著,用激光在地球和月亮之間,搭建壹座彩虹橋,開采月球的礦產和能源。國際能源署斷言,如果未來幾十年核電份額大幅下降,那麽要達到控制溫室氣體濃度在450ppm的目標,將需要對新興的低碳技術進行戰略性的部署,而這些技術還需要驗證。

目前的核電大國也意識到,沒有核電的參與,要達到減排目標是壹件難度巨大、代價高昂的事情。基於***同的目標,我們近期的能源供應需要側重現有核能和能量穩定的地熱能。

約在100年前,科學家發現某些物質能放出三種射線:α(阿爾法)射線、β(貝塔)射線,γ(伽瑪)射線。以後的研究證明:α射線是α粒子(氦原子核)流,β射線 是β粒子(電子)流,γ(伽瑪)射線是光子流。

這些射線的***同特點是:1、。

2.核電站有哪些安全措施

核燃料“燃燒”時,會產生大量的放射性物質。

為防止放 射性物質外逸,在建造核電站時通常會設置四道屏障,包括 燃料芯塊、密封的燃料包殼、堅固的壓力容器和密閉的回路 系統,以及能承受內壓的安全殼。在核電站的控制方面也有 多重保護,如在出現可能危及設備和人身安全的情況時,可 進行正常停堆;未能正常停堆時,控制棒能自動落入堆內, 實行自動緊急停堆;如控制棒未能插人,高濃度硼酸溶液會 自動噴人堆內,實現自動緊急停堆。

在核電站的設計中安全始終是第壹位考慮的因素,設 計者會考慮當地可能出現的地震、海嘯、熱帶風暴、洪水等 自然災害,即使發生了較嚴重的自然災害,反應堆也應能安 全停閉,發生爆炸的可能性非常低。因此,通常情況下核電 站的安全是有保障的。

3.核電站常識

核電站 將原子核裂變釋放的核能轉變為電能的系統和設備,通常稱為核電站也稱原子能發電站。

核燃料裂變過程釋放出來的能量,經過反應堆內循環的冷卻劑,把能量帶出並傳輸到鍋爐產生蒸汽用以驅動渦輪機並帶動發電機發電。核電站是壹種高能量、少耗料的電站。

以壹座發電量為100萬千瓦的電站為例,如果燒煤,每天需耗煤 7000~8000噸左右,壹年要消耗200多萬噸。若改用核電站,每年只消耗1.5噸裂變鈾或鈈,壹次換料可以滿功率連續運行壹年。

可以大大減少電站燃料的運輸和儲存問題。此外,核燃料在反應堆內燃燒過程中,同時還能產生出新的核燃料。

核電站基建投資高,但燃料費用較低,發電成本也較低,並可減少汙染。截至1986年底,世界上已有28個國家和地區建成了397座核電站。

據國際原子能機構的統計預計到21世紀初將有58個國家和地區建造核電站,電站總數將達到1000座,裝機容量將達到8億千瓦,核發電量將占總發電量的35%。由此可見,在今後相當長壹段時期內,核電將成為電力工業的主要能源。

核能 (壹)教學目的 1.常識性了解核能和釋放核能的兩條途徑——裂變和聚變。 2.進行物理學研究方法的啟蒙教育。

3.介紹我國科學家的成就,進行愛國主義教育。 (二)教具 鈾核裂變、鏈式反應以及原子彈、氫彈爆炸後產生的蘑菇雲掛圖,我國試爆第壹顆原子彈、氫彈的錄像資料及播放設備。

(三)教學過程 1.引入新課 教師:科學家們在天然放射性現象的研究中,發現了極其微小的原子核內部還有結構,原子核也是可以變化的。為了研究原子核內部的結構,物理學家們嘗試用粒子去"轟擊"原子核,最初是用α粒子去轟擊,後來又用質子、中子去轟擊,發現都能引起原子核的變化——核反應,而且發現在某些核反應過程中能釋放出大量能量。

由於原子核的變化而釋放的巨大能量,我們把它叫做核能。 2.進行新課 板書:〈第三節核能〉 (1)什麽叫核能? 板書:〈由於原子核的變化而釋放的巨大能量叫做核能,也叫原子能。

〉 (2)釋放核能的兩條途徑 教師:經過科學家們的大量實驗研究和理論分析,發現釋放核能可以有重核的裂變和輕核的聚變兩條途徑。 ①重核的裂變 教師結合課本圖14-6或掛圖講解:科學家們發現,用中子去轟擊質量數為235的鈾,鈾核會分裂成大小相差不大的兩部分,這種現象叫做裂變。

裂變後的產物以很大的速度向相反方向飛開,與周圍的物體分子碰撞,使分子動能增加,核能轉化成周圍物體的內能。實驗表明,裂變時釋放的核能十分巨大,1千克鈾-235中的鈾核如果全部發生裂變,釋放出的核能相當於2500噸標準煤完全燃燒時放出的能量,是同樣質量煤燃料時放出能量的2.5*106倍。

從圖中看到,鈾-235只有在中子的轟擊下才能發生裂變,放出核能,那麽是不是要不斷地從外界提供中子,才能維持鈾核的不斷裂變呢?科學家們從實驗中發現,(指著鏈式反應的掛圖講解)鈾-235核在受到中子的轟擊後,裂變成2個差不多大小的新粒子的同時,還釋放出2~3個新中子,這2~3個中子又去轟擊其它鈾235核,引起2~3個新鈾核裂變,又各放出2~3個中子,這些中子又去轟擊更多的軸核發生裂變……隨著壹個軸核裂變的發生,會引起越來越多的鈾核發生裂變。這樣,裂變就不斷地自行持續下去,這種現象叫做鏈式反應。

如果對裂變的鏈式反應不加控制,在極短的時間內就會引起大量的鈾核發生裂變,在極短的時間內就會釋放出巨大的核能,發生猛烈的爆炸。原子彈就是根據這個原理制成的。

(指著原子彈爆炸後升起的蘑菇雲掛圖)這就是原子彈爆炸時釋放的巨大核能產生的高溫高壓氣體向外擴散時所升起的蘑菇狀煙雲,其上升的高度可達幾百米,其破壞力和殺傷力都是十分巨大的。 但是如果我們能夠控制裂變式反應的速度,使核能緩慢地、平穩地釋放出來,就能夠代替化石燃料,進行和平利用。

能夠緩慢地、平穩地釋放裂變產生的核裂變的裝置叫做核反應堆。人們已經成功地生產出各種規格的核反應維,它是核潛艇、核動力破冰船、核電站等設施的核心部件。

②輕核的聚變 教師結合課本圖14-9講解(教師可邊講邊在黑板上畫此圖): 科學家們在對核反應的研究中還發現,兩個較輕的原子核結合成壹個較重的原子核時,也能釋放出核能,這種現象叫做聚變。 由於聚變必須在極高的溫度和壓強下進行,所以也叫熱核反應。

例如把壹個氘核(質量數為2的氫核)和壹個氚核(質量數為3的氫核)在高溫、高壓的環境下結合成壹個氦核時,就會釋放出核能。氫彈就是利用這個原理制成的。

氫彈的威力比原子彈要大得多,(指著氫彈爆炸後升起的蘑菇雲掛圖說)這是氫彈爆炸後升起的蘑菇雲,比原子彈的威力要大幾十倍。我們最熟悉的太陽內部就在不斷地進行著大規模的核聚變反應,由此釋放出的巨大核能以電磁波的形式從太陽輻射出來,地球上的人類自古以來,每天都享用著這種聚變釋放出的核能。

我國物理學家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代,物理學家錢三強和何澤慧在法國學習和工作期間與法國兩個研究生壹起,第壹次發現了鈾核裂變的三分裂和四分裂現象。

解放後從1960年開始,王淦。

4.關於核電站的知識(在線等)可交流

A:核反應堆是原子核裂變時,在極短時間內釋放出大量核能的裝置。

----錯了。目前核反應堆的核反應是受控的裂變反應,而受控核聚變尚在試驗階段。

B:在核電站的反應堆中發生的是可控制的核聚變。----錯了。

是“可控制的核裂變”。 C:核電站是使核能轉化為內能,再通過汽輪發電機轉化為電能的裝置。

----正確。 D:當原子核內部發生變化時會釋放出巨大的能量,核裂變和核聚變是獲得核能的兩種方式。

----基本錯誤。“當原子核內部發生變化----兩個輕核聚變成壹個重核或壹個重核裂變成兩個輕核時,會釋放出巨大的能量”。

不過,當前還沒有受控的聚變反應堆。

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