核动力工程与辐射科学（上原子与原子核能）(可编辑)

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1、核动力工程与辐射科学（上2原子与原子核能）谢谢大家易裂变核燃料复合核从变形到分裂需要能量所需的最小能量称为裂变临界能量相对而言重核的裂变临界能量小我们从前面的介绍已知中子进入原子核后因为与其它核子紧密结合而放出多余的结合能该结合能正好可以作为裂变所需的能量因此如果入射中子的结合能大于复合核的裂变临界能则该核易裂变表21列举了几种核素的临界能量和俘获中子后的结合能从表中可以看出对于核素铀-235铀-233和钚-239入射中子的结合能大于复合核的临界裂变能因此俘获一个中子足于提供复合核裂变的激发能而引起裂变这种核为易裂变核其它核素要发生裂变除非俘获的中子带有足够大的动能表中的铀-

2、238和钍-232需要动能为1兆电子伏以上的中子才可能发生裂变我们把易裂变核称为核燃料自然界中只有三种核燃料铀-235铀-233钚-239其中只有铀-235是天然的核燃料其余两种是由钍-232和铀-238俘获中子后再经衰变分别形成的因此又称钍-232和铀-238为可转换核素受控核聚变反应堆的研究仍漫漫路长1984年9月我国第一台中型聚变装置中国环流器一号HL-1在四川乐山市郊建成1992年初国际上已有人为聚变堆电站的发展排出了进程表20202025年建造核电站聚变模型堆DEMO2030年开始大规模核聚变发电原子究竟小到什么程度举例可以说明一张纸的厚度相当于10000个原子的厚

3、度原子虽小但里面十分空旷如果我们将原子放大成直径上百米的足球场在其中央有一颗称为原子核的小米粒其直径不到原子直径的万分之一而它的质量却占整个原子质量的9994以上原子核内含有更小的粒子质子和中子统称为核子原子核外部是围绕原子核不断旋转的一些粒子电子用e表示它的结构像人类所居住的太阳系原子核像太阳位于中央电子则是围绕太阳旋转的行星原子的直径假定为球体约为10-10米这是指电子轨道的直径而原子核的直径约为10-15米比原子的直径小得多原子虽小但里面十分空旷如果我们将原子放大成直径上百米的足球场在其中央有一颗称为原子核的小米粒其直径不到原子直径的万分之一而它的质量却占整个原子质量的

4、9994以上原子核内含有更小的粒子质子和中子统称为核子原子核外部是其它粒子电子除了最简单的氢原子核内只有一个质子之外其余元素的原子核都由多个质子和中子组成的科学家将元素原子核内的质子数定义为元素的原子序数电子的数量同质子一样多且围绕原子核旋转中子顾名思义是中性的它不带电荷而质子是带正电荷的粒子电子是带负电荷的粒子一个质子和一个电子的电量相同但两者的质量相差甚远而质子和中子的质量很相近分别为电子质量的1839和1837倍原子的组成中子不带电质量为1质子带正电质量为1电子带负电质量为中子的11837中子和质子组成原子核因此统称为核子质子数量等于原子系数中子数等于原子的质量数减原子

5、系数同一种元素的质子数相同一张纸的厚度相当于10000个原子的厚度例如射线通过物质时可用同原子壳层轨道上的电子相互作用而将能量传给该电子使该电子以光电子形式从原子中释放出来这种效应称为光电效应光电效应能引起化学反应或生物学效应如果射线与原子核发生反应使一种物质变成另一种物质ITERInternationalThermonuclearExperimentalReactor国际热核实验堆ITER计划的最初构想由前苏联于1985年11月美苏日内瓦峰会上提出自1988年启动六个参与国欧盟美国俄罗斯日本中国和韩国＋印度该计划十分接近商用2005年6月28日确定在法国Cadarache建

6、造2006年开始2015年正式运行1500MW热功率500MW电功率总造价46亿美元中国将承担总造价的10％并享受全部知识产权第一座示范堆将于2030年建造第一座商用核电厂将于2050年实现大半径62m等离子体小半径20m拉长比185环向磁场53T等离子体电流15MA辅助加热和电流驱动功率73MW平均电子密度111020m-3平均离子温度89keV峰值聚变功率500MWITER主要参数偏滤器真空室盛放等离子体粒子回旋系统中性束注入器将加速器释放的粒子束注入等离子体中以将等离子体加热到临界温度磁场线圈用磁场约束定型抑制等离子体超导磁体中央螺线管为磁场线圈供电冷却设备制冷机低温泵

7、用于冷却超导磁体包层模块用于吸收聚变反应中热量与高能中子氚增殖或发电偏滤器排出聚变反应中的氦产物ITER预计工程进展聚变反应堆原理通往聚变之路聚变-裂变混合堆核工业西南物理研究院585所设计的聚变-裂变混合堆238Un239Pu聚变－裂变混合堆核电站核燃料裂变或嬗变聚变与裂变共存在一个反应堆1952年美国第一次Sherwood方案会议在Denver举行在以后几年里发展了仿星器磁镜箍缩等装置1957年英国环形箍缩装置ZETA运行1958年国际和平利用原子能会议在日内瓦召开各主要国家将聚变研究解密1961年