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1、核能利用與發(fā)展趨勢(shì)學(xué)校：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)院：工程學(xué)院班級(jí)：機(jī)化1302學(xué)號(hào)：姓名：核能利用與發(fā)展趨勢(shì)Unclearenergyutilizationanddevelopmenttrend摘要核電是一種清潔、安全、技術(shù)成熟、供應(yīng)能力強(qiáng)、能大規(guī)模應(yīng)用的發(fā)電方式，目前，我國(guó)核電已由起步進(jìn)入發(fā)展階段，具有自主設(shè)計(jì)建造第一代核電的能力，我國(guó)已做出積極推進(jìn)核電發(fā)展的重大決定，加快我國(guó)核電建設(shè)，提高核電在電力供給中的比重，這將有助于緩解電力增民與交通運(yùn)輸?shù)拿埽四芾玫陌l(fā)展前景將越來(lái)越廣闊。關(guān)鍵詞核能利用前景核能發(fā)展核電1.核電概述核能的發(fā)展和利用是20世紀(jì)科技史上最杰
2、出的成就之一。它通過(guò)轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的方程E=mc2，該方程式表明，質(zhì)量和能量是等價(jià)的，其比例常數(shù)為光速的平方。在核能的利用中，核電廠的發(fā)展是相當(dāng)迅速的，己被公認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、干凈的能源，核動(dòng)力技術(shù)在多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了巨大發(fā)展，也在很多發(fā)展中國(guó)家獲得了廣泛的認(rèn)可。根據(jù)能源需求和能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，我國(guó)政府己制定了積極發(fā)展核電的方針，建設(shè)了秦山和大亞灣兩大核電基地，中國(guó)核電建設(shè)的安全策略取得了成功。2.核能發(fā)電核能是原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化是釋放出來(lái)的能量。目前人類利用核能主要有三種——重元素的原子核發(fā)生裂變和輕元素的原子
3、核發(fā)生聚合反映時(shí)釋放出來(lái)的核能或是原子核自發(fā)射出某種粒子而變?yōu)榱硪环N核的過(guò)程，它們分別為核裂變能、核聚變能和核衰變。2.1核裂變能核裂變，又稱核分裂，是指由較重的原子，主要是指鈾或钚，分裂成較輕的（原子序數(shù)較小的）原子的一種核反應(yīng)形式。原子彈以及裂變核電站的能量來(lái)源都是核裂變。早期原子彈應(yīng)用钚-239為原料制成。而鈾-235裂變?cè)诤穗姀S最常見。重核原子經(jīng)中子撞擊后，分裂成為兩個(gè)較輕的原子，同時(shí)釋放出數(shù)個(gè)中子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而自發(fā)分裂。原子核裂變時(shí)除放出中子還會(huì)放出熱，核電廠用以發(fā)電的能量即來(lái)源于此。由于每次核裂變釋放出
4、的中子數(shù)量大于一個(gè)，因此若對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加以控制，同時(shí)發(fā)生的核裂變數(shù)目將在極短時(shí)間內(nèi)以幾何級(jí)數(shù)形式增長(zhǎng)。若聚集在一起的重核原子足夠多，將會(huì)瞬間釋放大量的能量。原子彈便應(yīng)用了核裂變的這種特性。制成原子彈所使用的重核含量，需要在90%以上。核能發(fā)電應(yīng)用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，大約在3%到5%，因此不會(huì)產(chǎn)生核爆。但核電廠仍需要對(duì)反應(yīng)爐中的中子數(shù)量加以控制，以防止功率過(guò)高造成爐心熔毀的事故。通常會(huì)在反應(yīng)爐的慢化劑中添加硼，并使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核裂變速度。從鎘以后的所有元素都能分裂。核裂變時(shí)，大部分的分裂中子均是一分裂就立即釋出，稱
5、為瞬發(fā)中子，少部分則在之后(一至數(shù)十秒)才釋出，稱為延遲中子。2.1.1核裂變能原理及過(guò)程核能發(fā)電的過(guò)程：核能→水和水蒸氣的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能。核裂變撞擊時(shí)除放出中子還會(huì)放出熱，再加快撞擊，但如果溫度太高，反應(yīng)爐會(huì)熔掉，而演變成反應(yīng)爐融毀造成嚴(yán)重災(zāi)害，因此通常會(huì)放控制棒（硼制成）去吸收中子以降低分裂速度。一個(gè)重原子核分裂成為兩個(gè)（或更多個(gè)）中等質(zhì)量碎片的現(xiàn)象。按分裂的方式裂變可分為自發(fā)裂變和感生裂變。自發(fā)裂變是沒(méi)有外部作用時(shí)的裂變，類似于放射性衰變，是重核不穩(wěn)定性的一種表現(xiàn)；感生裂變是在外來(lái)粒子（最常見的是中子）轟擊下產(chǎn)生的裂變。處于激發(fā)態(tài)的原
6、子核（例如，鈾-235核吸收一個(gè)中子之后，就形成激發(fā)態(tài)的鈾-236核）發(fā)生形變時(shí)，一部分激發(fā)能轉(zhuǎn)化為形變勢(shì)能。隨著原子核逐步拉長(zhǎng)，形變能將經(jīng)歷一個(gè)先增大后減小的過(guò)程。這是因?yàn)橛袃煞N因素在起作用：來(lái)自核力的表面能是隨形變而增大的；來(lái)自質(zhì)子之間靜電斥力的庫(kù)侖能卻是隨形變的增大而減小的。兩種因素綜合作用的結(jié)果形成一個(gè)裂變勢(shì)壘，原子核只有通過(guò)勢(shì)壘才能發(fā)生裂變。勢(shì)壘的頂點(diǎn)稱為鞍點(diǎn)。到達(dá)最終斷開的剪裂點(diǎn)后，兩個(gè)初生碎片受到相互的靜電斥力作用，向相反方向飛離。靜電庫(kù)侖能轉(zhuǎn)化成兩碎片的動(dòng)能。初生碎片具有很大的形變，它們很快收縮成球形，碎片的形變能就轉(zhuǎn)變成為它們的內(nèi)部激發(fā)能
7、。具有相當(dāng)高激發(fā)能的碎片，以發(fā)射若干中子和γ射線的方式退激，這就是裂變瞬發(fā)中子和瞬發(fā)γ射線。退激到基態(tài)的碎片由于中子數(shù)（N）與質(zhì)子數(shù)（Z）的比例（N/Z）偏大，均處于β穩(wěn)定線的豐中子一側(cè)，因此要經(jīng)歷一系列的β衰變而變成穩(wěn)定核（見遠(yuǎn)離β穩(wěn)定線的核素）。這就是裂變碎片的β衰變鏈。在β衰變過(guò)程中，有些核又可能發(fā)出中子，這此中子稱為緩發(fā)中子。以上就是一個(gè)激發(fā)核裂變的全過(guò)程。?2.2核聚變能由兩個(gè)或兩個(gè)以上氫原子核（如氫的同位素—氘和氚）結(jié)合成一個(gè)較重的原子核，同時(shí)發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應(yīng)叫做核聚變反應(yīng)，其釋放出的能量稱為核聚變能。核聚變反應(yīng)堆是一種滿足核聚
8、變條件從而利用其能量的裝置。從目前看實(shí)現(xiàn)核聚變有2種方法，一種是使
