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核反应堆物理分析核科学与工程学院反应堆工程教研室核反应堆物理vs.核物理ReactorPhysicsvs.NuclearPhysics•Physics：–研究物质运动最一般的规律和物质的基本结构等•NuclearPhysics(核物理)：–研究微观物质世界运动规律及基本结构•ReactorPhysics(核反应堆物理)–Neutronics，又称为“中子学”–工程物理，研究反应堆内中子行为的科学–是反应堆专业的核心专业基础课，是反应堆屏蔽、热工、安全、控制、材料辐照损伤分析等的工作的基础之一。课程主要内容第一章核反应堆的核物理基础(基本概念)第二章中子慢化和慢化能谱(基本概念)第三章中子扩散理论(基本概念)第四章均匀反应堆的临界理论(理论基础)课程主要内容第六章栅格的非均匀效应与均匀化群常数计算(扩散方程空间变量处理)第七章反应性随时间的变化(扩散方程时间变量处理：缓慢变化)第八章温度效应和反应性控制(基本概念)第九章核反应堆动力学(扩散方程时间变量处理：快速变化)•核心内容：–核反应堆物理的基础：扩散理论/扩散方程(输运理论/输运方程)+临界理论–能量变量：分群理论–空间变量：栅格的非均匀效应与均匀化群常数计算–时间变量•反应堆动态学(反应性/功率随时间缓慢变化)：燃耗、裂变产物中毒•反应堆中子动力学(反应性/功率随时间快速变化)：反应堆动力学模型(考虑缓发中子效应)常见的核装置•核反应堆–裂变反应堆–聚变反应堆(惯性约束聚变反应堆、磁约束聚变反应堆)–聚变-裂变混合堆•加速器–研究用加速器–医用加速器–工业用加速器–。。。•放射源–天然放射源–人工放射源•核武器–第1/2代核武器：原子弹、氢弹、中子弹–第3代核武器：伽玛射线弹、电磁脉冲弹等中子学（粒子输运/扩散理论）是核系统设计及分析的重要理论基础及工具！国际热核实验堆ITER（InternationalThermo-nuclearExperimentalReactor）•InNov1985,GorbachovandMitterandproposedtoPresidentReaganthataninternationalprojectbesettodevelopfusionenergyforpeacefulpurposes.TheITERbeganasacollaborationbetweentheformerSovietUnion,USA,EUandJP.•OnJuly2001,theengineeringdesignactivitiesweresuccessfullycompleted.•Now7parties.ChinaandKoreabothjoinedtheprojectin2003,andfinallyIndiajoinedinDec2005.•Site:Cadarache,France•Costs(Euro):10billion聚变-裂变混合堆(Fusion-fissionhybridreactor)•聚变裂变混合堆：利用聚变反应堆产生的聚变中子在含有可裂变物质的包层中使核燃料裂变或嬗变处置长寿命放射性核废物并获取核裂变能的装置。•混合堆功能：–生产核燃料，供给裂变核电站用–处理核废料–增殖能量，以供热和发电–生产氚•早在1953年，美国劳伦斯·利弗莫尔实验室的鲍威尔，就提出了建立聚变－裂变混合堆的建议•我国在“七五”期间，在国家“863”计划的支持下，开展了大量的研究核电站及其安全概论•核电站–利用原子能内部蕴藏的能量大规模生产电力的新型发电站–包括两部分：•利用核能产生蒸汽的核岛：核反应堆+一回路系统•利用蒸汽发电的常规岛：汽轮机发电机系统等(与普通电厂类似)秦山核电站大亚湾核电站田湾核电站核反应堆系统核反应堆系统:一回路系统核反应堆堆本体核电站会不会像原子弹那样爆炸？•核燃料的有效成分为235U或239Pu，而235U或239Pu同样是原子弹的核炸药？？那核电站会不会像原子弹那样爆炸？？不必担心，绝对没有这种可能！“啤酒烧不着”反应堆有内在的安全特性及多重安全保护系统发生核爆炸并不简单防止放射性物质外泄的三道屏障防止放射性物质外泄的三道屏障防止放射性物质外泄的三道屏障辐射从何而来？•天然辐射–包括来自外太空的宇宙射线及存在于食物、空气及居住环境的天然放射性物质等•人工辐射–我们接触到的人工辐射以用于医疗诊断的X射线所占比例最多，其余的来源有大气层核试产生的放射性尘埃、夜光表、电离室、烟雾探测器等。辐射从何而来？Note:IntheWorldTotaltherearealso6reactorsinoperationinTaiwan,China(e)2010年2月2010年2月目前，全世界核发电量占总发电量的比重约为：18％。2007年，中国的核发电量占总发电量的比重为：1.93%，远远低于18%的世界平均水平，准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时，核电的比重将占电力总容量的4%，即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。也就是说，到2020年中国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。NuclearreactorsunderconstructionandabouttostartconstructionPlantMWegrossTypeProjectcontrolStartconst.OperationLingao-2(units3&4)2x1080CPR-1000CGNPC12/05,5/062010,2011Qinshan4(units6&7)2x650CNP-600CNNC4/06,1/072011,2012Hongyanhe1(units1-4)4x1080CPR-1000CGNPC8/07,4/08,3/09,7/102012-14Yangjiang1(units1-4)4x1080CPR-1000CGNPC5/08,2/09,9/09,7/102013-15Ningde1(units1-4)4x1080CPR-1000CGNPC11/07,9/08,7/09,3/102012-15Sanmen1(units1&2)2x1100AP1000CNNC3/20088/13,2014Haiyang(units1&2)2x1100AP1000CPI9/20082014-15Taishan12x1600EPRCGNPC12/08,1/102014,2015世界核电站一览表中国核电站一览表核电站名称堆型额定功率(万千瓦)商业运行时间广东大亚湾核电站压水堆2×98.41994/1994广东岭澳核电站压水堆2×992002/2003广东岭澳核电站压水堆2×100在建广东阳江核电站压水堆百万千瓦/更大在建辽宁红沿河核电站压水堆2×100在建福建宁德核电站压水堆4×100在建浙江秦山一期核电站压水堆1×311994浙江秦山二期核电站压水堆2×652002/2004浙江秦山二期核电站(扩建)压水堆2×65在建浙江秦山三期核电站重水堆2×72.82002/2003江苏田湾核电站压水堆2×1062006/调试浙江三门核电站压水堆(三代)百万千瓦/更大在建山东海阳核电站压水堆(三代)百万千瓦/更大在建