《核能》能源與可持續(xù)發(fā)展PPT課件5
核能
核能（或稱原子能）是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速常量。核能通過三種核反應(yīng)之一釋放：1、核裂變，打開原子核的結(jié)合力。2、核聚變，原子的粒子熔合在一起。3、核衰變，自然的慢得多的裂變形式。
發(fā)展簡史
核能(nuclear energy)是人類歷史上的一項(xiàng)偉大發(fā)現(xiàn)，這離不開早期西方科學(xué)家的探索發(fā)現(xiàn)，他們?yōu)楹四艿膽?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。19世紀(jì)末 英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。
1895年 德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。
1896年 法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性。
1898年 居里夫人與居里先生發(fā)現(xiàn)新的放射性元素釙。
1902年 居里夫人經(jīng)過4年的艱苦努力又發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳。
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核能發(fā)電
利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動(dòng)力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個(gè)大氣壓左右的過飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。核能發(fā)電利用鈾燃料進(jìn)行核分裂連鎖反應(yīng)所產(chǎn)生的熱，將水加熱成高溫高壓，利用產(chǎn)生的水蒸氣推動(dòng)蒸汽輪機(jī)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。核反應(yīng)所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當(dāng)多。核能發(fā)電所使用的的鈾235純度只約占3%－4%，其馀皆為無法產(chǎn)生核分裂的鈾238。
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原理
核能發(fā)電的能量來自核反應(yīng)堆中可裂變材料(核燃料)進(jìn)行裂變反應(yīng)所釋放的裂變能。裂變反應(yīng)指鈾-235、核能钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個(gè)碎片，同時(shí)放出中子和大量能量的過程。反應(yīng)中，可裂變物的原子核吸收一個(gè)中子后發(fā)生裂變并放出兩三個(gè)中子。若這些中子除去消耗，至少有一個(gè)中子能引起另一個(gè)原子核裂變，使裂變自持地進(jìn)行，則這種反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核能發(fā)電的前提。
優(yōu)點(diǎn)
1．核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。
2．核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。
3．核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，暫時(shí)沒有其他的用途。
4．核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。
5．核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢(shì)影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。
缺點(diǎn)
1．核能電廠會(huì)產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對(duì)相當(dāng)大的政治困擾。
2．核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境裏，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。
3．核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。
4．核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。
5．興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。
6．核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會(huì)對(duì)生態(tài)及民眾造成傷害。
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核能開發(fā)價(jià)值
核能俗稱原子能，它是原子核里的核子——中子或質(zhì)子，重新分配和組合時(shí)釋放出來的能量。核能分為兩類：一類叫裂變能，一類叫聚變能。
核能有巨大威力。1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量，約等于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)所放出的化學(xué)能。一座100萬千瓦的核電站，每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料，運(yùn)送這些核燃料只需10輛卡車；而相同功率的煤電站，每年則需要300多萬噸原煤，運(yùn)輸這些煤炭，要1000列火車。核聚變反應(yīng)釋放的能量則更巨大。據(jù)測(cè)算1公斤煤只能使一列火車開動(dòng)8米；一公斤裂變?cè)峡墒挂涣谢疖囬_動(dòng)4萬公里。
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