化学与能源论文 核能的利用.doc

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1、化学与能源论文核能的利用摘要中国作为一个能源大国目前依旧面临着巨大的资源与环境挑战，人均资源匮乏，环境堪忧。化石能源开采殆尽，环境愈加恶劣。我们不应该坐以待毙，应当寻找新能源打破当前困境。新能源有别于传统化石能源，具有清洁无污染、安全高效率等优点。而化学新能源是将化学能直接转化成电能，如锂离子电池、燃料电池、电化学电容器等，具有广阔的应用发展前景。本文阐述了核能的历史及原理，讨论了核能的优点与广阔应用前景，并且理性的认识和探讨其缺点，希望能为解决当前的能源危机提供一些建议。一、核能的历史简史---------------------

2、19世纪末英国物理学家汤姆逊发现了电子。　　1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。　　1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。　　1898年居里夫人发现新的放射性元素钋。　　1902年居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭。　　1905年爱因斯坦提出质能转换公式。　　1914年英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。　　1935年英国物理学家查得威克发现了中子。　　1946年德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。　　1942年12月2日美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核

3、反应堆。　　1945年8月6日和9日美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。　　1957年苏联建成了世界上第一座核电站------奥布灵斯克核电站。　　二战后，人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。发展进程---------------第一代核电站。核电站的开发与建设开始于20世纪50年代。1954年前苏联建成发电功率为5兆瓦的实验性核电站；1957年，美国建成发电功率为9万千瓦的ShipPingPort原型核电站。这些成就证明了利用核能发

4、电的技术可行性。第二代核电站。20世纪60年代后期，在实验性和原型核电机组基础上，陆续建成发电功率30万千瓦的压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核电机组，他们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，使核电的经济性也得以证明。第三代核电站。20世纪90年代，为了消除三里岛和切尔诺贝利核电站事故的负面影响，世纪核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台了《先进轻水堆用户要求文件》，即URD文件和《欧洲用户对轻水堆核电站的要求》，即EUR文件，进一步明确了预防与缓解严重事故，提高安全可靠性等方面的要求。第四

5、代核电站。2000年1月，在美国能源部的倡议下，美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷共10个有意发展核能的国家，联合组成了“第四代国际核能论坛”，与2001年7月签署了合约，约定共同合作研究开发第四代核能技术。二、核能发电的原理核燃料水池1.核能发电的能量来源核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应释放裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少

6、有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。2.核能发电的过程中能量的转换核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。3.目前核能的获得途径核能的获得途径主要有两种，即重核裂变与轻核聚变。核聚变要比核裂变释放出更多的能量。例如相同数量的氘和铀-235分别进行聚变和裂变，前者所释放的能量约为后者的三倍多。被人们所熟悉的原子弹、核电站、核反应堆等等都利用了核裂变的原理。只是实现核聚变的条件要求的较高，即需要使氢核处于6000度以上的高温才能使相当的核具有动能实现聚合

7、反应。l核能的优点：1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。　　2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。　　3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。　　4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。　　5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。l核能的缺点

8、：　　1.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。　　2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热，故核能电厂的热污染较严重。