第四節 核能的利用與環境保護 教學目標 獲得核能的途徑 裂變和聚變核能的和平利用 核電站核能與傳統火電站的比較我國和世界結核電的利用 按現在的能源消耗 世界上的石油 天然氣和煤等生物化石能源將在幾十年至200年內逐漸耗盡 新能源 時代的呼喚 核能 從原子彈說起 發射區1 6公里內的所有生物全都蕩然無存 離發射場800米的一座32噸重的鋼塔成了一堆扭曲的廢物 發射場周圍800米的沙粒被融化成玻璃體 綠色透明似翡翠 小男孩 前 胖子 1945年8月6日和9日 美國分別在日本廣島和長崎兩市投下原子彈 使其遭到致命打擊 8月15日 日本無條件投降 廣島被核襲后 1 廣島被核襲后 2 我國第一顆原子彈爆炸時的情景 我國第一顆氫彈爆炸時的情景 1964年10月16日 我國爆炸了第一顆原子彈 成功地進行了第一次核試驗 原子彈爆炸的成功吸引了全世界的目光 一夜之間中國跨進了核大國行列 全世界刮目相看 核能的產生原理 原子 原子核 核外電子 質子 中子 核能的產生原理 氫原子核 鋰原子核 核子間存在著強大的核力 所以原子核是一個堅固的集合體 要把原子核拆散成核子 需要巨大原能量 鏈式反應圖 輕核的聚變 原子能的和平用途 醫學 工業 農業 考古研究 首先 從茶壺說起 不用茶壺來產生蒸汽 可以燒煤 天然氣 或者油來使得沸騰 變成蒸汽 推動透平的轉動 在核電站里 你用不著燒任何東西 相反的 你劈開鈾原子 產生熱量 使水變成蒸汽 而劈開鈾原子的過程就是核裂變 如前述 核電站原理圖 核電站內部結構 核能電廠重要組件 燃料丸 燃料棒 燃料組件 壓力槽 核能電廠與火力電廠的異同 鍋爐 核反應器 核反應器 核能發電與火力發電 壓水式核能電廠 屏蔽系統 安全殼 水蒸汽出 冷水進 壓力槽 調壓槽 汽機 發電機 冷凝器 海水冷卻 蒸汽產生器 核電站與環境 核電廠在環境上優于火電廠 不會放出二氧化碳 二氧化硫等 不會造成溫室效應和酸雨 從而保護了環境 核電是清潔的能源 法國1980年到1986年間核電占總發電量的比例由24 提高到70 在此期間法國總發電量增加40 而排放的硫氧化物卻減少了9 塵埃減少了36 大氣質量有明顯改善 秦山核電站 大亞灣核電站 布比利斯核電站 核電站與環境 核電是安全的能源 核電站實施縱深防御 多重保護 多樣性的設計原則 確保核安全 核電站運行期間不受發電量 經濟效益和其他因素的約束 以秦山核電站為例 它有三道屏障 用于防止放射性物質的外瀉 第一道屏障是鋯 4合金的燃料包殼 它把核燃料及其裂變產物封閉起來 第二道屏障是壁后為175毫米鋼板制成的反應堆壓力容器以及相應的管道設施 它把反應堆冷卻劑包容在里面 防止有放射性的反應堆冷卻劑外泄 第三道屏障是反應堆安全殼 它是高72 5米 外徑38米 厚1米的鋼筋混凝土制成的圓柱形建筑 內襯6毫米的鋼板 安全殼既能抵御外部破壞 例如龍卷風 地震 噴氣式飛機的撞擊 還能抵御最嚴重事故情況下內部的高溫和高壓 防止放射性物質的外泄 核電站不會像原子彈那樣發生爆炸 啤酒燒不著 核燃料中鈾 235的含量約為3 而核炸藥中的鈾 235含量高達90 以上 壓水型反應堆具有設計所賦予的內在安全的特性 更何況核反應堆還有多重的安全保護系統 確保反應堆不會失控 核電是經濟的能源 世界核電現狀一覽表 截止到1995年12月31日止 世界核電現狀一覽表 截止到1995年12月31日止 部分國家 問 什么是輻射 答 輻射是能量傳遞的一種方式 輻射依能量的強弱分為三種 電離輻射 能量最強 可破壞生物細胞分子 如 射線 非電離輻射 有熱效應 能量弱 不會破壞生物細胞分子 但會產生溫度 如微波 光 非電離輻射 無熱效應 能量最弱 不破壞生物細胞分子 也不會產生溫度 如無線電波 電力電磁場 也談輻射 電離輻射 非電離輻射 放射性物質對人體傷害的規律是 距離射源越遠 受照時間越短 隔離的 屏障 越多 受到傷害越小 核電站和日常生活輻照水平的對比一次全身大劑量輻射照射對身體的影響 21世紀已經到來 我們將如何面對到來的下一個10年 膨脹的人口 發展的經濟 對計算機更多的依賴 各種電子技術 對進口石油的更多依賴 天然氣價格和長期供應的不確定性 以及燃燒天然燃料對環境帶來的