浅谈核能_兵器核科学_工程科技_专业资料

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1、浅谈核能华南理工大学李龙昊摘要：核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，它是实现低碳发电的一种重要方式。积极利用核能，是解决能源问题的重要途径。关键词：核能，可持续发展一.简介核能(或称为原子能)是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特•爱因斯坦(AlbertEinstein)的质能方程E=mc2,其中E二能量，m=质量,c二光速。核能通过三种核反应之一释放：1、核裂变，即较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，即较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，即原子核自发衰变过程屮释放能量。核能绝对是人类历史上的一项

2、发现，这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的发现与应用奠定了坚实的基础。1896年法国物理学家贝克勒尔发现放射性。1898年居里夫人与居里先生发现放射性元索针。1902年居里夫人发现放射性元素镭。1905年爱因斯坦提出质能转换公式。1938年徳国科学家奥托•哈恩用屮子轰击铀原子核，发现了核裂变现彖。1942年美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。1945年8月6FI和9FI美国将两颗原子弹先后投在了广岛和长崎，1954年苏联建成了世界上第一座商用核电站——奥布灵斯克核电站。从此人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天

3、等多个领域，美国、俄罗斯、英国、法国、屮国、H本等国相继展开核能应用研究。二来源世界上有较丰富的核资源，核燃料有铀、蚀、锂、硼等，而世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源可以捉供的能量是矿石燃料的十多万倍。海洋中蕴藏着丰富的重元素铀，而铀是口前最重要的核燃料，1千克铀可供的能量相当于燃烧2500吨优质煤。然而陆地上铀的储藏量却并不丰富，且分布极不均匀。只有少数国家拥冇铀矿，全世界较适于开采的只冇100万吨左右，即便加上低品位铀矿及其副产品铀化物，总量也不超过500万吨，按消耗量来说，只够开釆几十年。而在巨大的海水屮，

4、却含有丰富的铀矿资源。拯估计，海水中溶解的铀的数量达45亿吨，相当于陆地总储量的几千倍。如呆将海水屮的铀全部捉取岀来，所含的裂变能可满足人类几万年的能源需要。但是，海水中含铀的浓度很低，1000吨海水只含有3克铀。只有先把铀从海水中提取出來，才能应用，而要从海水中提取铀，从技术上讲是一件十分困难的事情，需要处理大量海水，技术工艺复杂。但是，人们己经试验了多种海水提铀的办法，如吸附法、共沉法、气泡分离法以及藻类生物浓缩法等。60年代起，日木、英国等先后着手研究从海水中提取铀，并且逐渐创造了从海水中提取铀的多种方法。其中，以水合氧化钛吸附

5、剂为基础的吸附方法的研究进展最快。评估海水提铀可行性的依据之一是采用高分子粘合剂和水合氧化钻制成的复合型钛吸附剂。海水提铀已从基础研究转向开发应用研究的阶段，日本已建成年产10千克铀的工厂，一些沿海国家也计划建造百吨级工业规模的海水提铀厂。三.价值核能分为两类：一类叫裂变能，一类叫聚变能。核能威力巨大，1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能。一座100yj*千瓦的核电站，每年仅需25吨至30吨低浓度铀核燃料,运送这些核燃料只需10辆卡车；而相同功率的煤电站，每年则需耍300多万吨原煤，运输这些

6、煤炭，则要1000列火车。核聚变反应释放的能量则更加巨大。据测算1公斤煤只能使一列火车开动8米；一公斤裂变原料可使-列火车行驶4万公里;1公斤聚变原料可以使一列火车行驶40万公里，相当于地球到刀球的距离。目前，核能的利用价值主耍体现在核能发电上。核能发电，是指利用核反应堆中核裂变或聚变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器來代替火力发电的锅炉，以核能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外，其他类型的动力堆都是一冋路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器屮将热量传给二冋路或三冋路的水，最后形成蒸汽推动汽轮发

7、电机。沸水堆则是一冋路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的过饱和蒸汽，经汽水分离干燥后直接推动汽轮发电机。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压状态,利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机从而带动发屯机。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（约百万倍），比较起来需要的燃料体积比火力电厂少很多。核能发电所使用的的铀235纯度只占3%-4%,其余皆为无法产生核分裂的铀238o举例而言，核电厂每年要用掉约80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如杲换成燃煤，需要515万吨左右，每天要用20吨的大卡

8、车运700车才够。如杲使用天然气,需要143万吨，相当于每天烧掉20万桶瓦斯。换算起來，接近全台湾692万户的瓦斯用量。能量转换过程：核能->水和水蒸气的内能->发电机转子的机械能-电能可以从核能发电的经济性考虑：发电的