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核能热工教研室黄素逸杜一庆发光发热约50亿年的太阳能源来自何处？本世纪初，伟大的物理学家、思想家爱因斯坦提出了著名的相对论后，根据他的质能转换公式，人们得知：一切质量都具有能量，反之亦然；质量与能量可以互相转化，质量的耗损与能量的产生成正比。不过，现代科学技术还做不到把一定的质量全部转化为能量，但部分质量的转化已经实现。例如，原子核聚变反应、裂变反应，以及某些质量不大的正、反基本粒子的湮没反应等等。发光发热约50亿年的太阳能源来自何处？1938年，美国物理学家贝特和德国天文学家魏扎克各自独立地指出：在太阳里存在着4个氢核合成一个氦核并释放出能量的大规模的热核聚变反应。能否使热核聚变反应所产生的能量有控制地释放出来，让它为人类服务，是科学家们正在探索的一个问题。他们设计了种种被称为受控热核聚变的实验装置。例如，1984年我国就建成并顺利启动了名为中国环流器一号的受控热核聚变实验装置。可见，人类接触和应用核能的历史是源远流长的。受控热核试验装置—中国环流器一号原子内部结构之谜是怎样揭开的？1896年，法国物理学家亨利·贝可勒尔从铀盐的实验中发现了天然放射性，指出铀是一种能放出射线的元素。他还预言了沥青铀矿中除铀以外，一定还存在着未被发现的射线的元素。这一重大发现实际上成为核科技发展史的起点。亨利·贝可勒尔原子内部结构之谜是怎样揭开的？贝可勒尔的发现，引起了一位在巴黎大学求学的波兰年轻女子的浓厚兴趣。此人便是后来与法国物理学家皮埃尔·居里结婚的玛丽·居里。居里夫妇用他们制作的金箔验电器作探测器，在对贝可勒尔射线探索的基础上开展了深入研究，并取得了辉煌成就：1898年，他们先后发现了两个新的放射性元素钋和镭。后来，居里夫人以惊人的毅力，用加热和搅拌等简单方法，整整奋斗了四年，从数以吨计的沥青铀矿石和铀盐矿渣中成功地制取了仅0.1克氯化镭。接着，她又用电解法获得金属镭，并精确地测定了它的相对原子量。放射性元素镭的发现既具有重大理论价值，又具有巨大实用价值。原子内部结构之谜是怎样揭开的？玛丽·居里和丈夫皮埃尔·居里原子内部结构之谜是怎样揭开的？1911年，英籍物理学家卢瑟福，完成了他那有名的α粒子大角度散射实验，并把结果公布于世：他证实了原子中除电子外，还存在着原子核，建立了原子的有核模型。1919年，卢瑟福在用α粒子即拟原子核轰击氮原子核时，实现了首次人工核反应，并打出了带正电的粒子--氢原子核。这就是发现质子的实验。欧内斯特·卢瑟福原子内部结构之谜是怎样揭开的？20世纪30年代初，在德国物理学家玻特和贝克尔所进行的用α粒子轰击铍核的有名实验中，德、法、英、中四国核物理学家都为寻找卢瑟福预言的原子里的中性粒子进行了努力。1932年，英国物理学家查德威克捷足先登发现了中子。中子的发现无疑是继电子、质子、原子核发现后，核物理学家描绘原子内部结构图像最精彩的一笔！詹姆斯·查德威克原子内部结构之谜是怎样揭开的？1913年，丹麦理论物理学家尼尔斯·玻尔发展了普朗克的量子论，提出了新的原子结构的量子化轨迹说，确定了原子的量子状态由其几个轨道上电子的能级所表征。后来，又经过德国布罗意、薛定谔和泡利等物理学家的努力，终于正确地描述了原子内部结构，提出了仍为当今科学界公认的“小太阳系原子模型”。尼尔斯·玻尔原子的质量1905年是核科技史上极为重要的一年。当年，爱因斯坦在他的陋室写出了一篇题为《论运动物体的电动力学》的论文。正是在这篇区区9000字的论文中，他揭示了狭义相对论的基本原理，提出了著名的质能关系式E=mc2(E为能量，m为质量，c为真空中的光速），它表明物质的质量与能量是可以互换的。这为后来解释核裂变、热核聚变、正反粒子湮没等现象提供了理论依据。1916年，爱因斯坦又创建了广义相对论。相对论是爱因斯坦建立起来的一个宏大而深奥的理论体系，是20世纪人类最光辉的精神产品之一，无论在科学上或哲学上都具有重大意义。放射性与放射性衰变原子核自发地放射出α，β，γ等射线的现象，称为放射性。1898年，贝可勒尔等人通过试验，发现射线在磁场中的偏转现象。1898-1914年，卢瑟福等人又区分出：β射线同阴极射线一样，是一种带负电的电子流；α射线是一种带正电的粒子流即氦核流。γ射线是一种波长极短的电磁波，是能量极高的不带电的光子流。至此，人们才揭示了天然射线的真面目。中子数和质子数过多或偏少的核素都是不稳定的，它会自发地蜕变成另一种核素，同时放出射线。这种现象叫做放射性衰变。放射性衰变主要有三种：α衰变、β衰变和γ衰变。放射性与放射性衰变放射性与放射性衰变放射性与放射性衰变核电站的发展概况核电站的发展概况核电站的发展概况-世界上第一座反应堆1942年，以费米为首的一批科学家在美国建成了世界上第一座“人工核反应堆”，首次实现了人类历史上铀核的可控自持链式裂变反应。核反应堆是使核能以可控方式释放的装置。人们建造核裂变反应堆的目的有二：（1）把它当作一个“中子源”，利用裂变产生的大量中子以生产军用与民用同位素，或开展科学研究及实验；（2）将它当作一个“热源”，利用核反应释放的热量以供热、发电或提供动力。核电站的发展概况-世界上第一座反应堆核电站的发展概况-世界上第一座反应堆1954年在库尔恰托夫的主持下，苏联建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。从此，核电站便在世界各地蓬勃发展起来。HistoryoftheBritishIncluded:EstablishmentofAEREHarwell1946AerialViewofAEREHarwellin1948In1951,ExperimentalBreederReactor(EBR-1),locatedattheNationalReactorTestingStationinIdaho,wascompleted.(USA)EBR-1Reactor:firstUSReactortosupplyelectricity核电站的发展概况早在70年代初，核电站发电的成本就低于火电站。从世界能源资源贮量和需求角度来看，化石燃料贮量日益减少，需要进一步开发新能源。我国发展核电工业已具备良好的基础。核电站的发展概况-中国第一颗原子弹爆炸成功1964年10月16日15时，随着主控室“零时”的报出，瞬间，强烈的闪光后，是惊天动地的巨响，接着巨大的火球呈蘑菇状冲天而起。中国第一颗原子弹试验成功了。核电站的发展概况-中国第一颗原子弹爆炸成功第一颗原子弹爆炸用的铁塔核电站的发展概况-中国第一颗氢弹爆炸成功1967年6月17日，中国第一颗氢弹试验成功了！提前实现了毛泽东在1958年6月提出的“搞一点原子弹、氢弹，我看有十年功夫完全可能”的预言。毛泽东高兴地说：“两年零八个月搞出氢弹，我们现在在世界上是第四位。核电站的发展概况-中国第一颗氢弹爆炸成功各国第一次原子弹试验和第一次氢弹试验时间国家第一次原子弹试验第一次氢弹试验从第一次原子弹试验到第一次氢弹试验的时间美国1945年7月16日1952年10月31日七年半苏联1949年8月29日1953年8月12日四年英国1952年10月3日1957年5月15日四年半法国1960年2月13日1968年8月24日八年半中国1964年10月16日1967年6月17日两年零八个月1.核电站的发展概况-中国第一颗氢弹爆炸成功氢弹空中爆炸的火球核电站的发展概况-中国第一颗氢弹爆炸成功氢弹爆炸时形成的冷凝云核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验第一次核航弹试验：核航弹是由飞机携带投掷的核武器。它由核装置、引爆控制系统和包容它们的壳体组成，与飞机形成完整武器系统。核航弹怎样与飞机系统相匹配，涉及的技术领域很宽。我国在核航弹研制中，首先解决了弹体弹道稳定性。对于引爆控制系统，核装置，无线电遥测技术，特别是雷管瞎火等一系列技术难题，做了大量试验研究，1965年5月14日试验成功，标志着中国有了可用于实战的核武器。核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验原子弹（航弹）核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验第一次核弹头与导弹结合试验导弹弹头与航弹相比，工作条件更为恶劣，体积和重量大幅度减小，要达到安全可靠，涉及到更高的技术要求。1966年10月27日，在中国本土进行了导弹核武器试验，取得圆满成功。核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验导弹核武器试验核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验第一次地下核试验地下核试验需要解决的技术难题很多，主要是近区诊断技术的发展与应用。中国第一次地下核试验是平洞试验、于1969年9月23日进行，没有出现哑炮（核爆失败）、放枪（冲击波冲出洞口）、冒顶（把山顶炸开）等情况，试验获得成功。核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验含有热核材料的原子弹试验这次试验于1966年5月9日在核试验场进行。试验获得了热核反应的实测数据，达到了预期效果，获得成功。核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验氢弹原理试验氢弹原理试验于1966年12月28日按计划进行。试验结果表明，设计方案切实可行，先进简便。这次试验，标志中国已基本上突破了氢弹技术难关。核电站的发展概况-中国5次有代表性的核试验中国第一颗试验氢弹在空投中核电站的发展概况-中国第一个核武器研制生产基地中国第一个核武器研制生产基地坐落在青海湖畔的“金滩”、“银滩”上，占地1167平方千米，海拔3200米。18个厂区分散布置在万顷草原上。全部建筑（包括临时性建筑）面积共约80万平方米。我国第一代核武器研制研制生产工作者，包括著名科学家，先后研制出第一颗原子弹和第一颗氢弹。中国至今已进行的数十次核试验所用的产品中，有些试验产品是从这里诞生的。在这里还生产了中国第一批服役的核武器。核电站的发展概况-中国自行设计建造的第一座核电站—秦山核电站（压水）核电站的发展概况-大亚湾核电站核电站的发展概况-建设中的核电站继秦山核电站、大亚湾核电站建成投产后，“九五”期间，我国又有4座核电站（8套机组）投入建设。它们是：秦山二期2×60万千瓦压水堆核电站，秦山三期2×70万千瓦重水堆核电站，岭澳两个百万千瓦级压水堆核电站，连云港2×100万千瓦压水堆核电站。1991年12月31日，我国与巴基斯坦签订了出口一座30万千瓦压水堆核电站的合同。它使我国跻身国际核电市场，成为世界上第八个核电输出国。核电站的发展概况秦山三期工程一号反应堆安全壳施工现场新能源篇——核能nuclearenergy核能概述核能的来源链式反应和反应堆各种类型的核电站一、核能概述1.安全洁净的能源少污染少废物少辐射2.有竞争力的能源Coal70NaturalGas0Oil30Nuclear0SO2排放(千兆瓦装置）（千吨/每年）Coal26Naturalgas16Oil14Nuclear0NO2排放(千兆瓦装置)（千吨/每年）CO2排放(千兆瓦装置)（千吨/每年）Coal6000NaturalGas3000Oil5000Nuclear0放射性废物：固体、液体、气体（固体贮存，废气废液排放）核电站产生的废物是煤电站的十万分之五核电站的微量辐射对人们不构成危险。周围的自然环境充满着辐射，常来自土壤、水和空气中的天然放射性以及宇宙线辐射。核电站排出的水1－10微微居里／升家用水20″河水10－100″啤酒130″海水350″威士忌酒1200″牛奶1400″各种液体的放射性水准核电站排放物会使人的一生寿命缩短24秒。这与因抽烟缩短寿命7－10年相比，可以说微乎其微减寿因素平均缩短寿命体重超过正常的25%3.6年男性比女性短寿3.0年抽烟每天1盒7.0年每天2盒10.0年居住在城市5.0年1970年核电站辐射小于1分钟2000年核电站发电量小于30分钟1973年开始，主要工业国的核电成本与火电相当。随着石油调价和核电技术的逐步成熟，核电成本已经低于其他电站的成本。Energyconversion-FuelsFirewood16MJ/kgBrowncoal9MJ/kgBlackcoal(lowQuality)13-20MJ/kgBla