核能发电原理课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,核工程,1,核工程1,2,2,核能,的用途,核舰艇,核动力航母,核电厂,氢弹,船用核动力,核电,原子弹,核武器,3,核能的用途核舰艇核动力航母核电厂氢弹船用核动力核电原子弹核武,原子弹爆炸的原理是什么？它是怎么造出来的？,4,原子弹爆炸的原理是什么？它是怎么造出来的？4,原子弹和氢弹有什么不同？为什么？,5,原子弹和氢弹有什么不同？为什么？5,“比一千个太阳还亮”,“漫天奇光异彩，,有如圣灵逞威，,只有一千个太阳，,才能与其争辉。,我是死神，,我是世界的毁灭者。”,“原子弹之父”,奥本海默,6,“比一千个太阳还亮” “漫天奇光异彩，“原子弹之父”6,广岛的,“小男孩”,和长崎的,“胖子”,1945年8月6日美国向日本广岛投下原子弹，装料为10公斤铀235，当量1.25万吨TNT ，因为该弹细长，被称为,“小男孩”,。,“,小男孩,”,8月9日，美国又在长崎扔下名为,“胖子”,的第二颗原子弹。,“,胖子,”,7,广岛的“小男孩”和长崎的“胖子” 1945年8月6日美国向日,威力更大的核武器,氢弹,的诞生,第一次,使用热核反应装置的核聚变试验，,1952,年,11,月,1,日,1952年11月1日，美国采用热核反应装置，进行了人类,首次热核反应核聚变,试验。,1954年3月1日，代号为“城堡行动”的人类,第一颗可投式氢弹,试验成功。其爆炸力为千万吨级TNT当量，几乎是广岛原子弹的,1000倍,。,热核武器的能量规模及杀伤力远远超过了原子核裂变武器。,氢弹空中爆炸的冷凝云,埃尼威托克的核爆炸,8,威力更大的核武器氢弹的诞生 第一次使用热核反应装置的核聚,我国的第一颗原子弹,1964年10月16日15时,核军备竞赛开始,我国的第一颗氢弹,1967年6月17日,原子弹,最大的核爆炸(氢弹),1949年8月29日，苏联在亚洲中亚西亚靠近塞米巴拉金斯克的地方爆炸了第一颗原子弹。,年月日美国首颗氢弹爆炸成功。,英国、法国、中国分别于 1952年10月、1960年 2月和1964年10月爆炸了各自的第一颗原子弹。,印度也 1974年 5月爆炸了它的第一个核装置。,巴基斯坦也已经试爆了核弹。,南非、伊拉克、伊朗、利比亚、朝鲜等国也有研制原子弹的计划。,现在俄罗斯与美国各拥有大约,6000,至,8000,枚核弹头，掌握着世界上绝大多数核武器。,9,我国的第一颗原子弹核军备竞赛开始 我国的第一颗氢弹原子弹最大,核电厂会不会像原子弹一样爆炸？切尔诺贝利核电站事故是怎么发生的？,核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然失火，8吨多强辐射物质泄露，其辐射量相当于500颗美国投在日本的原子弹,10,核电厂会不会像原子弹一样爆炸？切尔诺贝利核电站事故是怎么发生,反应堆有哪些类型？各是什么原理？,11,反应堆有哪些类型？各是什么原理？11,核能在能源结构中的地位和作用,12,核能在能源结构中的地位和作用12,返回,铀、 钍矿,氘、锂,地球核能储量,40万亿吨,2千多亿吨,所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍,.“无穷的能源”,核裂变能,核聚变能,核裂变反应,核聚变反应,490万吨,275万吨,铀矿石,海洋,13,返回铀、 钍矿氘、锂地球核能储量40万亿吨2千多,核能,无穷的能源,海洋,核裂变能,核聚变能,铀、钍矿石,如全部利用，能供使用24002800年,氘（来自海水）、锂,40万亿吨,2千多亿吨,如实现可控核聚变，能供使用上千亿年,返回,14,核能无穷的能源海洋核裂变能核聚变能铀、钍矿石如全部利用，,二氧化碳CO,2,煤,天然气,石油,核能,煤,天然气,石油,核能,氮氧化物NOx,二氧化硫SO,2,煤,天然气,石油,核能,核能-清洁能源,核电正是“最安全、最清洁、且经济效益最高的电力资源”,核能：0,核能：0,核能：0,地热,风能,太阳能,核能,非污染能的结构,水力,15,二氧化碳CO2煤煤氮氧化物NOx二氧化硫SO2煤核能-清洁能,加拿大皮克灵核电厂,核电站,16,加拿大皮克灵核电厂核电站16,日本美滨核电站,核电站,17,日本美滨核电站核电站17,中国秦山核电站（浙江海盐）,核电站,18,中国秦山核电站（浙江海盐）核电站18,中国大亚湾核电站（广东深圳）,19,中国大亚湾核电站（广东深圳）19,核能史话,伟大的发现,改变历史的事件,0.5 核能史话,20,核能史话伟大的发现改变历史的事件20,原子模型,原子,原子的尺寸：10,-10,m,原子核的尺寸：10,-15,m,电子,质子,中子,原子核,132,质量数,质子数,中子数=质量数-质子数,同位素,21,原子模型原子原子的尺寸：10-10m原子核的尺寸：10-15,原子的,放射性,衰变,衰变,衰变,物质自发放出射线的性质叫,放射性,也,称为,核辐射,22,原子的放射性衰变衰变衰变物质自发放出射线的性质叫放射性,图1-27 费米,认识核能微观世界的里程碑,X射线,天然放射性,质子和中子,放射性物质,人工放射性,射线和射线,铀裂变,原子核的组成,核能,与核能相关的伟大发现,贝克勒耳,居里夫人,约里奥.居里夫妇,费米,查德威克,哈恩,23,图1-27 费米认识核能微观世界的里程碑 X射线天然放射性质,粗心的人是难有重要发现的，伟大的机会到来时，常常被擦肩而过。因此，科学上想要有成就，必须首先养成善于细心观察事物的习惯和本领。,在科学上，决不能轻易地放过偶然出现的现象。,近代微生物学奠基人巴斯德说过一句话：“在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”,24,粗心的人是难有重要发现的，伟大的机会到来时，常常被擦肩而过。,无意中的伟大发现-,X射线,1895年11月8日伦琴无意中发现阴极射线管中有射线可以穿过许多物体透视到荧光物质上使其发光。,12月22 日，伦琴为夫人拍下了第一张,x,射线照片。,未知的射线-,x,金戒指,获得第一枚诺贝尔物理学奖,1895/12/22,现代物理学的揭幕人,威廉伦琴,返回,25,无意中的伟大发现- X射线1895年11月8日伦琴无意中发,1896年，亨利贝克勒耳研究,x,射线时偶然发现铀盐能自发永久地放出一种神秘的射线。,人们把这种自发放出射线的性质叫放射性。,天然放射性,的发现,放射性物质,形形色色的天然铀矿石的形态,镭,铍,。,亨利贝克勒耳,原子科学发展的第一个重大发现,硫酸钾铀,返回,26,1896年，亨利贝克勒耳研究x射线时偶然发现铀盐能自发永久,天然放射性极强的物质-,镭,的发现,1898年，居里夫妇发现含有,铀,或,钍,的物质，都会有放射性，并发现了强放射性物质-,镭,。,1902年，居里夫妇从沥青矿渣中提炼出,钋、镭,。,居里夫妇,镭,的射线强度是纯,铀,的九百倍,揭开了原子时代的序幕,返回,27,天然放射性极强的物质-镭的发现 1898年，居里夫妇发现,射线,和,射线,的发现,1896年，卢瑟福发现铀和钍的两种辐射在强磁铁被分开了三股,“核子科学之父”,卢瑟福,1899年，卢瑟福发现了镭的两种辐射穿透本领不同：,第一种辐射不能贯穿比1/50毫米更厚的铝片，但能产生显著的电效应。 命名为,射线,第二种辐射，能贯穿约半毫米厚的铝片，命名为,射线,。,28,射线和射线的发现1896年，卢瑟福发现铀和钍的两种辐射在,1902年，物理学家卢瑟福与化学家索迪合作在对铀、镭、钍等元素的放射性研究中，提出了放射性元素的衰变理论：,放射性原子是不稳定的，它们自发性地放射出射线和能量，而自身衰变成另一种放射性原子，直至成为一种稳定的原子为止。这种特性即放射性。,并提出了“原子能”的概念。,卢瑟福因此获1908年诺贝尔化学奖,卢瑟福、索迪元素衰变,29,1902年，物理学家卢瑟福与化学家索迪合作在对铀、镭、钍等元,以后，卢瑟福和索迪等人进一步研究放射性元素递次变化（即衰变链系）的线索，发现如下衰变链：,索迪因此及对同位素起源和性质研究获1921年诺贝尔化学奖。,元素衰变理论打破了自古希腊以来人们相信的原子永远是不生不灭的传统观念，而认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子。,卢瑟福、索迪元素衰变,返回,30,以后，卢瑟福和索迪等人进一步研究放射性元素递次变化（即衰变链,原子核,模型,1911年，卢瑟福用射线轰击原子，发现中间有个“,原子核,” 存在。核,很小、坚硬、很重,并且,带正电,。因此提出了原子核模型。,在1932年发现中子后，苏联的伊凡宁柯和德国的海森堡先后提出了,原子核,是由,质子,和,中子,组成的模型(质子和中子统称为核子),原子核,“量子力学的奠基者之一”,VK海森泊,质子,中子,卢瑟福,返回,31,原子核模型1911年，卢瑟福用射线轰击原子，发现中间有个“,质子,的发现,1914年 发现质子,（氢原子核）,1919年 第一次人工核反应,4,He +,14,N ,17,O +,1,H,卢瑟福原子,“核子科学之父”,卢瑟福,32,质子的发现 1914年 发现质子（氢原子核）卢瑟福原子“,卢瑟福用镭发射的粒子作“炮弹”，研究被轰击的粒子的情况。1919年，终于观察到氮原子核俘获一个粒子后放出一个氢核，同时变成另一种原子核的结果,14,N ,17,Op,。,这是人类历史上第一次实现原子核的人工衰变，使古代炼金术士梦寐以求的把一种元素变成另一种元素的空想变成现实。当时卢瑟福写了一本书就取名为,新炼金术,。,人工衰变,返回,33,卢瑟福用镭发射的粒子作“炮弹”，研究被轰击的粒子的情况。1,中子,的发现,1920 卢瑟福预言： 原子核 = 质子 +“中性粒子”？,1930 博特和贝克尔（德）：Be 产生,穿透力强的射线,（断言,）,1932 约里奥居里夫妇 ：Be 产生“中性射线”，以为是,射线。,疑惑:,射线能量很高,?,1932 查德威克读了居里夫妇文章，马上进行实验。指出：,“,中子的可能存在,”,4,2,He +,9,4,Be ,12,6,C + n（中子）,查德威克,原子科学发展的第二个重大发现,34,中子的发现 1920 卢瑟福预言： 原子核 = 质子 +“,1932年：海森伯和伊凡宁柯各自独立地提出了原子核是由质子和中子组成的核结构模型。,由于中子不带电荷，不受静电作用的影响，可以比较自由地接近以至进入原子核，容易引起核的变化，因此，它立即被用来作为轰击原子核的,理想炮弹。,探索原子核奥妙的钥匙中子,35,1932年：海森伯和伊凡宁柯各自独立地提出了原子核是由质子和,中子的发现为核物理学开辟了一个新的纪元，它不仅使人们对原子核的组成有了一个正确的认识，而且为人工控制原子核提供了有效手段。它可以说是,打开原子核奥秘的钥匙,，在开发原子能的伟大事业中大显身手。,探索原子核奥妙的钥匙中子,返回,36,中子的发现为核物理学开辟了一个新的纪元，它不仅使人们对原子核,1934 年约里奥.居里夫妇用,射线,打击镁、硼、铝，发现在停止打击后，这些元素还不断地放出,射线,。,这些射线的强度逐渐减小，并遵守天然放射元素的,衰变规律。,人工放射性,核素的发现,约里奥.居里,夫妇,人工制造新物质,新、不稳定,返回,37,1934 年约里奥.居里夫妇用 射线打击镁、硼、铝，发现在,裂变,的发现,哈恩的实验桌,哈恩,确认了中子轰击铀原子会产生新的较轻的元素,1938年,哈恩和斯特拉斯曼,费米,原子核吸收一个中子只会变成下一个元素。原子核结合力太大，不可能分裂,1938年,约里奥.居里,夫妇,从被中子轰击过的铀中，测得了镧的同位素,1944年，哈恩因为发现了“重核裂变反应”，荣获诺贝尔化学奖。,提出了铀裂变的理论，并发现了裂变时放出核能,1939,年,梅特涅与侄子弗里施,返回,38,裂变的发现 哈恩的实验桌哈恩确认了中子轰击铀原子会产生新的较,“原子的火花”,链式核裂变反应,哈恩,约里奥居里,在铀核裂变释放出巨大能量的同时，还放出两、三个中子来,巨大能量,返回,39,“原子的火花”链式核裂变反应哈恩约里奥居里在铀核裂变释,第一颗原子弹,曼哈顿计划,1942年美国启动了取名为“,曼哈顿计划,”的制造原子弹计划，由奥本海默负责。,1945年7月16日，美国在新墨西哥州的一个30米高的铁塔上，进行了人类,第一次核试验,。,核爆炸腾起的烟尘若垂天之云，极为恐怖。,在半径为,400米,的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为,1600米,的范围内，所有的动物全部死亡。,这颗原子弹的威力，要比科学家们原估计的大出了近,20倍,。,“原子弹之父”,奥本海默,1939年，爱因斯坦写信给美国总统罗斯福，详细阐述了研制,原子弹,的重要性。,40,第一颗原子弹曼哈顿计划 1942年美国启动了取名为“曼哈顿,足球场看台下的,第一座核反应堆,The Chicago Pile-1,1942年12月2日下午，美国费米实验室在芝加哥大学的足球场西看台下的网球场，,世界上第一座原子核反应堆 “芝加哥”第一号（CP-1）开始运行,揭开了人类利用原子能的序幕。,“反应堆之父”,费米,“芝加哥”第一号,“人类于此首次完成自持链式反应的实验并因而肇始了,可控,的核能释放。”,41,足球场看台下的第一座核反应堆The Chicago Pil,核能和平利用,的历程,1951年，美国利用一座生产钚的反应堆的余热试验发电,1954年，苏联建成世界上第一座核电站,美国、英国和法国相继建成一批核电站,上世纪70年代中期，进入了发展核电站的高潮,美国的核电站（100多座）,我国秦山核电站于1991年并网发电。,全世界目前有核电站441多座，占全世界电力供应的17%， （截止2005年1月）,电力,42,核能和平利用的历程 1951年，美国利用一座生产钚的反应堆的,人类的梦想,可控聚变反应堆,地球上实现连续聚变反应发生的条件是温度必须超过,82,000,000,磁约束,托卡马克装置,人类的梦想,等离子体,可控聚变,不可控聚变,目前最高温度1,200,000,43,人类的梦想可控聚变反应堆 地球上实现连续聚变反应发生的条,