核能材料ppt下载

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第一部分：核能发电 一、核能发电及其特点 二、核电站反应堆 三、压水堆核电站 四、沸水堆核电站 五、重水堆核电站 六、快中子增值反应堆 一、核能发电及其优点 1、核能发电原理 利用原子核裂变反应释放的能量生产电能。 原子核裂变反应是指铀-235，钚-239、铀-233等元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时释放出中子和大量能量的过程。 核能可分为三类： （1）裂变能：重元素（如铀、钚等）的原子核发生分裂时释放出来的能量； （2）聚变能：由轻元素（氘和氚）原子核发生聚合反应时释放出来的能量； （3）放射能：原子核衰变时放出来的能量。 2、核能发电特点： （1）高效 1克铀-235原子核裂变时，所释放的能量相当于2.5吨标准煤完全燃烧释放的热量，或相当于1吨石油完全燃烧所释放的热量。 2、核能发电特点：（2）清洁 2、核能发电特点： （3）安全 2、核能发电特点： (4)经济 从美国、欧洲不同类发电厂每度电的成本来看，核电与煤发电相当，比水电、燃油发电低。这表明核电的经济性是好的，是具有竞争力的。 （5）核资源储量丰富，取之不尽，用之不竭。 海水中的铀资源极为丰富，1000吨海水中大约含铀3克，世界各大洋中铀总含量可达到40多亿吨，可供人类使用几千万年。（但海水中提取铀现在还很困难） 3、重水堆 三、压水堆核电站 目前，压水堆核电站是核电站的主要形式，从军用核反应堆发展而来，技术最成熟，运行最安全的核反应堆形式。 2、压水堆核电站特点 四、沸水堆核电站 五、重水堆核电站 2、重水堆核电站特点 优点： 1、利用天然铀为燃料，提高铀资源的利用率； 2、可以实现不停堆装卸核连续换料； 缺点： 1、体积比轻水堆大，建造费用高； 2、重水昂贵，发电成本也比较高。 六、快中子增值反应堆—未来核电站 2、工作过程： 在“快堆”内由于核裂变反应而产生的热量，由液态金属钠带出来并进入中间热交换器，带有热量的液态钠再由中间回路进入蒸汽发生器，使蒸器发生器内的水沸腾并汽化，由蒸汽来驱动汽轮发电机组进行发电。 3、快中子堆与热中子堆比较 热中子反应堆，中子需要慢化；而快中子堆，中子不需要慢化； 在热中子反应堆内，发电时，核燃料越烧越少。 快中子反应堆内，而钚—239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀－238吸收，又变成钚—239。这就是说，在堆中一边消耗钚—239，又一边使铀－238转变成新的钚—239，而是新生的钚—239比消耗掉的还多，从而使堆中核燃料越烧变多。 “快堆”核电站的应用，为解决“热堆”核电站的遗留问题（产生大量贫铀）找到了切实可行的途径。 由于“快堆”核电站能“增殖”核燃料，所以发电成本低。 “快堆”不仅把铀资源的利用率增大了几十倍，而且也使铀资源本省扩大了几百倍。 第二部分：核能材料 核能材料 核动力发展必须解决两个重要问题： 提高反应堆的安全性和改善其经济性， 要解决这两个问题，一是从设计和管理上解决，研究发展固有安全性好，非能动反应堆，二是提高反应堆材料性能。 一、核裂变反应堆材料 （一） 压水堆（PWR）材料 目前世界上的动力反应堆，绝大部分是压水堆（PWR）， PWR材料主要包括核燃料、包壳、慢化材料和反射层材料、冷却剂、控制材料、压力容器和管道材料以及屏蔽材料。 其他核燃料还有铀238和钚239，又称裂变核燃料。其中铀235存在于自然界，而铀233、钚239则是钍232和铀238吸收中子后分别形成的人工核素 1、核燃料元件 对核裂变材料，完整的实际运行是应该有好的辐照稳定性和滞留裂变产物的能力。可以认为，富U-235的UO2燃料的研究具有成熟的理论和实际应用经验，所以燃料目前几乎使用UO2燃料。铀-235的含量为3％（称为富集度) . UO2燃料瓷芯块为直径1厘米，高度1厘米的圆柱体。 钚（英语：Plutonium ，）原子序数为94，元素符号是Pu，原子量为239，是一种具放射性的超铀元素 。 钍：元素符号Th，元素中文名称钍，元素英文名称Thorium。原子序数90，钍原子量232.0381，元素类型为金属，是天然放射性元素 。 2、包壳材料： 包壳材料的性能要求是①具有一定强度和塑性，能承受裂变气体造成的压力和外部冷却剂的压力，并能适应燃料的肿胀变形。②良好的抗腐蚀性能，包括燃料及裂变产物、冷却剂对包壳的腐蚀。③好的核性能，中子吸收截面小，辐射不产生严重的核反应等。④具有抗辐照机械性能，辐照不引起过量的强度增加和塑性降低。 目前使用的包壳材料为Zr合金。几百个UO2芯块叠在一起装入直径1厘米，长度约4米，厚度为1毫米左右的细长锆合金材料套管内，称为燃料棒。 金属锆（哈）材料的生产 核级海绵锆的原料为锆英石（锆英砂：ZrO2:67.1%；SiO2:32.9% ）和风信子石（ZrHfSiO4），与斜锆矿(ZrO2) 用金属热还原法制取海绵锆和海绵铪，先将锆英砂精矿氯化为氯化锆或碱熔制成氢氧化锆，除去锆英砂中的SiO2再氯化； 经过镁还原制的海绵锆和海绵铪，然后熔铸成锭，制造需要的型材。 第三部分：世界核电发展简介 1938年底，科学家首次用中子轰击比较大的原子核，使其发生 核裂变 ，变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。 世界上第一座商业化核电站1956年在英国运作； 经过50余年的核能利用和发展，世界上已有448座核电机组在运行，核电站容量达到368.4GW，供应全球电力的16% 还有56个国家拥有284个研究堆和220个船用核动力装置。正在建设的核反应堆有30个，计划建设的核反应堆超过70个 3、核电技术发展方向 核电向更安全方向发展（第三代压水堆核电站） 核电向铀资源高利用方向发展（快中子堆核电站） 核电向产生取之不尽、用之不竭能量方向发展（核聚变核电站） 4. 世界看好今后的核电发展 当前，火电占世界上总发电量的64 % ，但世界上火电的发展面临很大的压力；从长远来看由于资源短缺火电作为世界主力能源的地位可能被其他能源所取代。 核能资源丰富（世界上热中子堆和快中子堆核电站使用的铀、钍资源可够开采数千年，热核堆核电站使用的氘、氚资源可够开采几十亿年），逐渐认识到核电是一种高效、清洁、安全、经济的能源，其技术发展又有坚实的基础和明确的计划，现在世界看好今后的核电发展。 我国计划到2020年核电装机容量从现在的8 GW发展到40 GW，核发电将占当时全国总发电量的4-6 % ；到2050年核电装机容量达到240 GW，核发电将占当时全国总发电量的20 % ；   俄罗斯计划到2030年在国内新建42-58台核电机组，使核发电占总发电量的比例从现在的16 %提高到25 %，并在国外投标建设40-50台核电机组；     美国计划到2050年新建核电机组100座；     日本计划到2030年新建10座核电机组，使核电装机容量达到62.86 GW； 韩国计划到2015年新建12座核电机组； 印度计划到2020年核电装机容量达到29 GW，比现在增加8倍多；到2050年达到275 GW。N7W红软基地

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