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第十二章：物质的微观结构E．反应堆核电站“反应堆”-“Pile”--Reactor第一个反应堆“Pile”世界上第一座链式核裂变装置是费米在美国芝加哥大学的足球场上建造的，慢化材料采用了石墨，核裂变材料被放在其中，由于石墨被堆成一个堆，故称为“反应堆”。实际上应称为“原子锅炉”，或“原子炉”费米1．反应堆：用人工方法控制核裂变链式反应并获得核能的装置。反应堆的组成：燃料棒（铀棒）、减速剂（石墨、重水、普通水：将快中子变为慢中子）、控制棒（镉棒：吸收中子能力强）、冷却系统、防护层（很厚的水泥：防止射线危害人体）。反应堆的组成燃料芯块控制棒燃料组件安置核材料的物体—燃料棒；冷却燃料棒和带走能量的载体—冷却剂；使中子慢化的物体—慢化剂；控制中子数量，即控制功率的物体—控制棒。冷却剂（慢化剂）人口返回燃料芯块燃料棒燃料组件控制棒控制棒组件燃料组件控制棒燃料组件反应堆反应堆是如何被控制的•核燃料的点火–中子发生器首先启动，发出自由中子，引发链式反应。•反应堆的停止–大量的中子被可裂变材料以外的材料吸收掉后，链式反应就不能延续•反应性控制（功率调节）–反应性控制是指控制反应堆偏离临界的程度。移动控制棒临界体积插入控制棒2.核电站：利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转变为电能的发电厂。核电站动力回路压力容器燃料组件控制棒稳压器蒸汽发生器汽轮机发电机冷凝器冷却剂泵主蒸汽管道安全壳反应堆典型核电站回路及主要设备能量转化机械能动力装置汽轮机发电机核能电能蒸汽的动能（热能）核燃料煤替代反应堆——核电与火电的主要差别燃料组件重水堆燃料组件压水堆燃料组件控制棒秦山核电二期控制棒蒸汽发生器汽轮机发电机•组成：核岛、常规岛、配套设施2.核电站：•优点？《练习册》P34#82.核电站：核能－－“无穷”的能源海洋核聚变能核裂变能铀、钍矿石氘（来自海水）、锂40亿万吨2千多亿吨如实现可控核聚变，能供使用上千亿年如全部利用，能供使用2400～2800年“污染大国”CO2排放量（百万吨）0100020003000400050006000美国中国俄罗斯日本德国印度英国我国大气污染属煤烟型污染。排入大气中90％的SO2、70％的烟尘、85％的CO2来自于燃煤2.核电站：优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济经济、安全、干净缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染；核污染是指由于各种原因产生核泄漏甚至核爆炸而引起的放射性污染。其危害范围大，对周围生物破坏极为严重，持续时期长，事后处理危险复杂。如1986年4月，前苏联切尔诺贝利核电站发生核泄漏事故，13万人被疏散，经济损失达150亿美元。2.核电站：优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济经济、安全、干净缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染；②核废料处理困难世界核电厂分布图各国核电发电比例我国计划到2020年核电将达到4%的电力比例美国法国日本韩国中国德国我国的核电站：秦山、大亚湾、岭澳（在建）、田湾（在建）我国自行设计、建造的第一座核电站，位于浙江海盐县秦山核电站一台30万千瓦机组的压水堆核电站我国第一座中外合资核电站，位于广东深圳市广东大亚湾核电站法国引进的两台90万千瓦机组的压水堆核电站秦山核电站二期工程我国自行设计的两台60万千瓦机组压水堆核电站我国第一座重水反应堆核电站秦山核电站三期工程加拿大引进的两台70万千瓦机组的重水堆核电站江苏田湾核电站俄罗斯引进的两台100万千瓦机组的压水堆核电站国内其他核电站广东岭澳核电站法国技术的两台90万千瓦机组的压水堆核电站将建的三门核电站厂址近期将建的核电站我国将于2010－2020年，在山东省海阳、广东省岭澳、浙江省三门、福建、江西和安徽等省的计划建造百万千瓦级核电站。国家计划到2020年核电装机容量将要达到3200万千瓦（相当于20多个百万级核电机组）。中国第一个输出的核电站-巴基斯坦恰希玛核电站一台30万千瓦机组的压水堆核电站反应堆在其他方面的应用：1.利用核能2.利用中子3.生产钚239威力无穷的原子推进器裂变核能舰船推进力压水堆型舰船核动力推进装置续航力长无须空气助燃游弋地球不换燃料核动力舰船的源动力——海底蛟龙――核潜艇隐蔽性、机动性好水下长期潜航、自持力、续航力和航速高宇航、卫星中的核电源核电池核电池是利用放射性同位素的射线被物质吸收产生热能，并通过热－电转换设备获得电力。空间核电站空间热离子核反应堆火箭核推进发动机核能海水淡化海水淡化反应堆装置原理图利用核能冶炼钢铁