核反应堆和核电站2.pptVIP

5 核电站作为一种新能源的特点;核电站的建造费较高，约为同规模的煤电站的1.5倍，由于燃料成本是长期起作用的因素，所以核电成本低于煤电（绝大多数发展核电的国家都如此）。 2）核电站对改善环境起重要作用 一座1000MW的煤电站，一年要向大气排放77万吨的烟尘，6.1万吨CO2，1.3万吨氮氢化物，630公斤强致癌物质3-4苯并芘（每1000m3空气中苯并芘增加1微克，肺癌放生率就增加5-10%）。核电站不排放。 由于煤渣及飘尘中含有铀、钍、镭和氡等天然放射性同位素，加上火电厂中煤的吞吐量大，又无防护措施，所以火电厂排放到环境中的放射性，比同规模的核电厂大几倍到几十倍，正常运行下核电厂放射性只有本底放射性的1%，火电厂消耗的煤太多，放射性污染难以控制。;3）核电站的安全性 核燃料在反应堆中裂变时，产生大量的放射性物质，因此，核电站是一个有很大潜在危险性的能源设施，对它必须处处设防，避免各种可能事故发生。 核电站设计的安全标准很高，这是它建设投资成本的重要原因。压水堆核电站有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷块可耐高温，燃料组件包壳有很好密封，整个堆芯密封在压力容器（厚20cm的钢）内，有坚固的安全壳；因此安全性能够保证。;两次严重人为核事故： 1979年美国三里岛核电站二回路故障，造成失水，无法导出余热，部分燃料棒熔化、破损，放射性泄漏，但对环境影响不大。 1986年切尔诺贝利核电站严重事故，也是人为造成的。停堆进行电机性能试验，切断安全保护系统，将堆内大部分控制棒迅速拔出，剩下8根时，反应堆功率失控，被切断的安全保护系统无法动作，引起爆炸与燃烧，堆芯熔化，放射性严重泄漏，大范围污染环境和大量人员死伤（31人死亡、203人放射病、400万人低剂量辐射）。;发生事故技术上的原因： 石墨水冷堆是军用生产堆基础上发展起来的，安全性低，体积庞大，为节省造价，无安全壳，发生事故时无法挽救。 压水堆有多道保护屏障，是安全可靠的!;6 核裂变弹（原子弹）;1）压拢型（“枪式”）：初始状态为分开的两部分（譬如说，两半球），每一部分都次临界（譬如说，40kg 235U)，然后用炸药使两部分很块压拢，达到高超临界。 2）压紧型（“内爆式”）：初始状态为次临界状态的球（譬如说，常密度时30kg 的235U球），然后用炸药从四周向内爆压，将铀的密度很块压到两倍以上，达到高超临界，压紧型用核燃料省，效率高。中心用中子点火器点火。;原子弹结构原理;中国第一次核试验的蘑菇云;7 加强弹、氢弹和中子弹;2）氢弹 以6LiD为主要装料，用原子弹扳机提供的能量使6LiD达到高密度和高温状态，扳机提供的中子引发上述? 、?两反应的快速循环。;氢弹结构原理;由于不受临界尺寸的限制， 6LiD装料可以很多，使氢弹达到几百万吨TNT当量以上的威力。 调节238U或天然铀包层的厚薄可以增加或减少氢弹威力中的放射性成分（来自裂变产物）。 ;第一次氢弹试验成功;3）中子弹 以氘（2H）及氚（3H）为主要装料，利用（尽可能小的）原子弹扳机提供的高温，引发热核聚变反应 ? 可用铍的（n，2n）反应，增加中子产额。（铍作包壳材料）： ;8 受控热核反应;太阳和恒星内部进行的热核反应，受引力约束，不致飞散；相反，可以抗衡引力坍缩的倾向。 地球上引力不足以约束高温氘、氚等离子体；已知的约束方法是：1 磁约束；2 惯性约束。（参看书P.50－51） 约束高温等离子体的劳逊判据： DT反应 DD反应 n=粒子数/米3，t＝约束时间（秒），T=温度 ;受控热核聚变研究的重要里程碑;1993年12月9日~10日，美国普林斯顿大学等离子体实验室的托卡马克聚变试验反应堆TFTR进行了4次氘氚实验；最后一次的最高输出功率为6.4MW，实验中使用了50%的氘和50%的氚的混合物，温度达3~4亿度，消耗能量20MW。L=6.4:20=0.32。 1994年5月的实验：9:20=0.45 ;TFTR是美国能源部耗费14亿美元建造的，年度经费预算1亿美元。它还不能达到得失相当。必须扩大规模，使它输出的功率不但能补偿“点火”消耗的电能，还能产生约束等离子体的电磁场线圈所需的电能（约为点火电能的5倍），并使约束时间每次超过1小时。 美国、欧共体、日本及俄国曾计划设计、建造一个规模更大的装置——国际热核试验性反应堆ITER，费用估计将达1000亿美元以上。后来因美国的不积极，进展部分停顿。 ;中国环流器（HL-1M);核科学技术继续造福人类;习题