应用能源化学习题及答案.

核能习题1、开发核能的背景和意义？2、获得核能的途径有哪些，并进行详细描述？3、核反应堆的简介、重要性及其分类？4、应用能源化学主要包含哪些部分？5、核能可以分为哪两种，并分别进行描述？6、核能的优点及存在的问题？7、简单描述核武器的基本原理？8、原子弹的类型有哪些，及各自的特点？9、核反应堆的分类及各自的特点？10、核武器的定义？常见的核武器有哪些？参考答案1、核能是20世纪出现的一种新能源。自世界山的第一座反应堆运行成功至今，不过经历了短短61年多的时间，但核能已经获得了很大的发展。目前能源方面受到严重的威胁，化石能源污染环境以及化石能源行将用尽。因此面临着这种刻不容缓的挑战，核能是不可或缺的替代能源。2、获得核能有两种途径：裂变和聚变。裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分为2个新原子核，并释放出能量的过程。聚变：2个质量较小的原子核结合成较大的新核，并释放能量的过程。3、核反应堆石核电站的核心。以可控方式实现自持链式裂变反应或核聚变反应的装置。核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。核反应堆可以分为：压水堆、沸水堆、重水堆、气冷堆、钠冷快堆。4、应用能源化学主要包含核能、地热能、化学电源和非常规能源等四个部分5、核能分为两种，一种叫核裂变能，简称裂变能；一种叫核聚变能，简称聚变能。核聚变能是通过一些重原子核裂变释放出的能量。核聚变是由两个氢原子核结合在一起释放出的能量。6、内爆法原子弹：优点：核材料经过压缩，效率高；缺点：需要庞大的炸药系统。助爆型原子弹：优点：裂变材料利用率高，爆炸威力大，有利于小型化；缺点：技术较复杂核武器的毁坏：光辐射，冲击波，早期核辐射，核电磁脉冲，放电性污染。7、参加的反应时链式反应。裂变材料刚刚能够维持进行而不熄灭时的质量称为“临界质量”，此时的体积称为“临界体积”。金属裸球临界质量：铀235-50千克，钚239-10千克最佳时刻点火、惰层、中子反射层8、枪法原子弹，内爆法原子弹，助爆型原子弹9、压水堆：a.以净化的普通水作冷却剂和慢化剂b.轻水慢化性能好堆芯较小吸收截面大低富集度加浓铀c.一回路冷却剂压力一般为15.5MPad.压水堆核电站有放射性的一回路和二回路系统分开，放射性冷却剂不会进入二污染二回路设备，运行和维护方便，需要处理的废气、废水、废物量较少。沸水堆：a.以轻水作为冷却剂和慢化剂b.用富集度为3-4%的低浓铀做燃料c.堆芯在一个压力壳内，裂变能转化为热能，产生蒸汽推动汽轮机发电重水堆：以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷却剂气冷堆：气冷堆是以石墨作为慢化剂，二氧化碳或氦气作为冷却的反应堆。钠冷快堆：1)实现核燃料增殖。2)核燃料裂变主要由快中子引起，堆内不需要慢化剂，堆芯有害吸收减少，转换比增大。3)使用传热能力强而慢化能力小的钠为冷却剂。10、核武器是利用原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量，造成大规模杀伤和破坏作用的武器。原子弹、氢弹和中子弹统称为核武器。地热能习题1、地热资源的存在形态有哪些并分别进行详细的描述？2、描述地热发电的原理及应用？3、地源热泵的特点及国内外应用现状？4、地热能的概念，释放形式？应用？种类？5、地热能的利用方式？并分别进行描述？6、地热开采对环境的影响有哪些并分别进行描述？7、浅层地热能的定义？特点？意义？8、地源热泵系统的特点及优势？9、地源热泵系统的一般形式？10、地暖供热的优点和缺点？地热能参考答案1、(1)蒸汽型地热资源。地下储热以温度较高的过热蒸汽为主，杂有少量其他气体，水很少或没有。(2)热水型地热资源。地下热储以热水或湿蒸汽为主，根据其温度分为高温(150℃以上)、中温(90-150℃)和低温(90℃以下)。(3)地压型地热资源。以地压水的形式储于地表下2—3km以下的深部沉积盆地中，被岩石盖层封闭有着很高压力，温度在150—260℃。地压水中还溶有大量的甲烷等碳氢化合物，构成有价值的产物。(4)干热岩型地热资源。比上述各种资源规模更为巨大的地热资源，广义上是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。从现阶段来说，是专指埋深较浅、温度较高(150-650℃)、有较大开发利用价值的热岩石。(5)岩浆型地热资源。蕴藏于熔融状和半熔融状岩石中的巨大能量，温度在600-1500℃左右，埋藏部位最深，目前还难以开发。2、原理：地热发电的过程，是先把地热能转变为机械能，再把机械能转变为电能。应用：1）地热发电。2）地热供暖。3）地热用于农业。4）温泉洗浴和医疗3、特点：1）、可再生能源利用形式地表浅层收集了47%的太阳能量，它利用地表浅层的可再生能源，符合可持续发展的战略要求。2）、高效节能制热系数高达3.5～4.5，而锅炉仅为0.7～0.9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%～60%运行费用；制冷时要比普通空调节能30%左右。3）、美观传统空调系统的换热器置于室外，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。4）、保护环境设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题，是真正的绿色环保能源利用方式。5）、多功能、系统控制和管理方便—套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。6）、寿命长普通空调寿命一般在15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少50年。国内外现状：国内：根据对国内160余项典型工程的统计显示：办公楼40%、宾馆、酒店19%、住宅12%、厂房9%、别墅、度假村7%、商场6%、学校建筑5%、医院建筑3%，可以看出，地源热泵技术已经在多种类型的工程中应用。调查显示，从空调供热（制冷）面积来看，面积在5万平方米以上的项目约占4%；在1～5万平方米的约占48%，1万平方米以下的约占39%。其中大的在几十万平方米，像北苑家园小区面积达80万平方米。小的是一些私家别墅只有约二三百平方米，像北京如茵小筑别墅10号地源热泵供暖空调工程仅220平方米。从项目上看，1000万以上的项目占14%；500～1000万元以上的项目占21%，500万以下的项目占65%。可见目前实施地源热泵技术的工程中还是中小项目居多。从竣工的时间看，2000年2项、2001年4项、2002年11项、2003年21项、2004年43项、2005年83项，从中不仅可以看出近年来地源热泵工程应用日益增多，而且呈现成倍增长的趋势。国外：美国的Oklahoma(俄克拉何马)州是美国地源热泵应用最广泛的地区，其州政府大楼是一座六层总面积约为40000m2的历史建筑。最初此大楼由窗式空调提供冷量，由临近的蒸汽发电机提供热量。改造后，重新装配了地源热泵系统，系统地下部分由373个孔，深77m的垂直孔组成，循环水由既有的蒸汽管道传送至布置在建筑物周围的325个热泵系统中，2台91.94kW(125马力)的水泵带动8316L／min(2200加仑／min)的水流循环于地下换热器与热泵主机系统之间。系统经测算在全生命周期内比传统空调系统节约100万美元，而且比传统中央空调系统的效率提高18％。模拟计算此系统全年运行COP可达4.0，但实际运行的系统COP为4.74，其大部分原因为地下土壤温度并没有随着系统运行而降低，始终保持较高温度。4、地热能〔GeothermalEnergy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。释放形式：火山、间歇泉、喷气孔、温泉、沸泥地应用：发电、工矿业生产、农渔畜牧养殖、农作物加工以及住宅取暖、观光及医疗等用途种类：热液资源热岩资源地压资源5、利用方式：1)地热发电。2）地热供暖。3）地热用于农业。4）温泉洗浴和医疗。地热发电：地热发电的过程，是先把地热能转变为机械能，再把机械能转变为电能。地热电站的蒸气温度要比火电厂锅炉出来的蒸气温度低得多，因而地热蒸气经涡轮机的转换效率较低。地热发电一般要求地热流体的温度在150℃以上，这时热转换效率相对较高，因而发电成本较低，经济性较好。在缺乏高温地热资源的地区，中低温（例如100℃以下）的地热水也可以用来发电，只是经济性较差。蒸汽型地热发电系统：蒸汽型地热发电是把高温地热田中的干蒸汽直接引人汽轮发电机组发电。在引人发电机组前先要把蒸汽中所含的岩屑、矿粒和水滴分离出去。热水型地热发电系统：这是目前的主要方式，适用于中低温地热资源。低温热水或湿蒸汽不能直接送入汽轮机，需经一定手段，把热水变成蒸汽或利用其热量产生别的蒸汽，才能用于发电。联合循环地热发电系统：该系统从生产井到发电，再到最后回灌到热储，整个过程都是在全封闭系统中运行的，因此即使是矿化程度很高的热卤水也可以用来发电，不存在对环境的污染。同时，由于是全封闭的系统，在地热电站也没有刺鼻的硫化氢味道，因而是100％的环保型地热系统。这种地热发电系统进行100％的地热水回灌，从而延长了地热田的使用寿命。6、空气污染：在开发地热能的过程中，热流体中所含的各种气体和悬浮物将排人大气中，对周围环境造成影响。对环境影响较大的气体主要有H2S、CO2。化学污染：地热水的形成一般为大气降水经过地下深循环，与围岩进行化学物质交换，围岩中各种化学组分进人水体使地热水中含有对环境有益和有害的常量成分、撒量成分及放射性成分。通过不同地区的地热开发，我们发现在这些成分中对环境和生态造成拓染的主要有：盐类的污染和有害元素的污染等。热污染：尾水的排放，促使局部空气和水体的温度升高，改变生态平衡，影响环境和生物生长．造成热污染。噪声污染：噪声污染一般是由钻探和地热井放喷造成的。在钻探过程中，各种机械噪声高达90dB，干热田钻进的噪声可能达80dB(相当于喷气式飞机起飞的水平)，这对居民区和钻工的身体造成影响。地面沉降：几乎从任何热储中长期抽出流体都有可能导致可以监浏到的地面沉降。地震活动：地热异常区多数是现代火山、近代岩浆活动地区或近代地壳构造运动活跃地区。这意味着地热资源开发一般发生在自然断裂通道和活断层上，即区域地震活动性强的地区。当抽取和注人流体时，一旦流体压力超过启动断层运动所需的临界值时，就会诱发地震。7、是指地表以下一定深度范围内，温度一般低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源的一个组成部份。特点：浅层地热能不是传统概念的深层地热，是地热可再生能源家族中的新成员，它不属于地心热的范畴，是太阳能的另一种表现形式，广泛的存在于大地表层中。它既可恢复又可再生是取之不尽用之不竭的低温能源。以往这种低温能源，属于低品位的能源（通常温度﹤25℃，区别于石油、煤炭等一次性高品位能源），往往被人们所忽视。随着制冷技术及设备的进步和完善，成熟的热泵技术使浅层地热能的采集、提升和利用成为现实。意义：南方对供热制冷的需求特点：生活热水南方气候潮湿、冬季气温变化大（经常在10℃-20℃间变化）、夏季炎热，因此，洗澡用的生活热水成为南方人的生活必须；夏季空调制冷南方夏季炎热，南方气候一年中约有一半以上天数的环境温度高于20℃，制冷空调已成为城市家庭和办公的基本设施。冬季采暖16℃是人体对寒冷忍受程度的一个界限，南方冬季绝大多数地方的气温都会降至16℃以下。农业消费需求特点：需要温控的农业大棚、禽舍、鱼池等需求越来越旺。利用地源热泵技术，可以为现代农业提供价廉质优的温控系统8、1）、可再生能源利用形式地表浅层收集了47%的太阳能量，它利用地表浅层的可再生能源，符合可持续发展的战略要求。2）、高效节能制热系数高达3.5～4.5，而锅炉仅为0.7～0.9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%～60%运行费用；制冷时要比普通空调节能30%左右。3）、美观传统空调系统的换热器置于室外，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。4）、保护环境设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题，是真正的绿色环保能源利用方式。5）、多功能、系统控制和管理方便—套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的