反应堆发展历史
核反应堆及发展
核反应堆的类型核电站中的反应堆设计具有多样性，也就是说，核反应堆具有不同类型，相应形成不同的核电站。
可以利用下列三个特点表征不同类型的反应堆。
第一，所用的核燃料可以是天然铀或浓缩铀、钮或钍；第二，使用不同类型的冷却剂，可以是水、二氧化碳、氮气或钠；第三，用于控制链式反应中释放的中子能量的慢化剂，可以是石墨、重水或轻水（即普通水）。
下面就是迄今国际上核电站常用的4种核反应堆型。
压水堆是以加压轻水作为慢化剂和冷却剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。
目前以压水堆为热源的核电站，在核电站机组数量和装机容量方面都处于领先地位。
沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的核反应堆。
沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。
它们都需使用低富集铀作燃料。
以沸水堆为热源的核电站在未来市场中仍将占有显著的地位。
重水堆是以重水作为慢化剂，轻水或重水作为冷却剂的核反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。
重水堆分压力容器式和压力管式两类。
重水堆核电站是发展较早的核电站，但已实现工业规模的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。
快堆是由快中子引起链式裂变反应的核反应堆。
快堆在运行中既消耗裂变材料，又生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。
专家预计，快堆未来的发展将会加快起来。
前景看好的快堆现在世界上所运行的绝大多数反应堆是热中子堆，或者说是非增殖堆型，利用的只是铀-235,而天然铀将近99.3%是难裂变的铀-238，所以这些堆型对铀资源的利用率只有1 %~2%。
但在快堆中，铀-238 原则上都能通过核反应转变成易裂变的钮-239而得以使用。
即使考虑到各种损耗，快堆总体上可将铀资源的利用率提高到60%~70%，也可使核废料产生量得到最大程度的降低，实现放射性废物最小化。
具体点说，在堆芯燃料钮-239的外围再生区里放置铀-238，通过钮-239产生的裂变反应时放出来的快中子，使铀-238吸收一个中子后，发生连续两次8衰变后，铀-238很快被转变成钮-239，同时产生了能量，如此核反应下去，能够源源不断地将铀-238转变成可用的燃料钮-239。
可控核聚变能源发展史
可控核聚变能源发展史和外来材料可控核聚变能源发展史—自1957年开始20世纪50年代，随着核裂变发展的不断深入，科学家们开始研究一种新的能源形式——核聚变，1957年，英国爱丁堡大学的英国物理学家，菲尔普斯教授在爱丁堡大学的研究室里研发了世界上第一台核聚变装置，也就是如今著名的Zeta装置。
将研究室中的反应堆作为Zeta装置的核心部分，它是为了对反应堆的核聚变进行研究而设计的装置，但这台装置的发展没有达到科学家们想要的结果。
1968年，法国科学家搭建了世界上第一个可控核聚变反应堆，称为Tore Supra，它是促进核聚变能源发展的标志性事件。
Tore Supra在许多方面都是核聚变技术发展史上的一个里程碑。
它不仅更好地控制反应堆，而且节约了能源，大大提高了核聚变装置的效率。
Tore Supra的成功开启了核聚变能源的发展。
1983年，日本科学家在福岛的实验室里创造出了另一个核聚变装置，称为JT-60，它是一种非常先进的反应堆，可以控制核聚变反应，这是核聚变能源发展的新里程碑。
JT-60的出现为下一步核聚变反应堆的发展提供了科学依据，为未来的可控核聚变能源做好了准备。
次年，在英国肯特郡，英国物理学家研发了一种新型反应堆，称为JET，它具有可控核聚变能源的能力，并被认为是核聚变能源发展史上的里程碑，它不仅实现了可控的核聚变，而且证明了可控核聚变能源的可行性。
目前，随着科学家们在核聚变技术上的不断努力和成就，可控核聚变能源在国际上受到普遍好评，它被认为是解决代替燃料能源短缺、资源逐渐枯竭以及低碳经济发展的可能性之一。
未来，可控核聚变能源将继续发展，为全世界带来更多的环境和经济发展可能性。
核弹与核反应堆的原理与发展1
核弹与核反应堆的原理与发展摘要：核弹是指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。
爆炸性核反应是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量产生的核反应爆炸而形成巨大杀伤破坏效应。
核反应堆(Nuclear Reactor)是一种启动、控制并维持核裂变或核聚变链式反应的装置。
相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用。
核弹的用途分为战术核弹、战略核弹和战区核武器，而核能则在推进动力和功能等方面起重要作用。
关键词：核弹核反应堆裂变聚变核武器供能引言:核能可谓一把双刃剑，利弊共存，推进人类科技发展的同时，也对人类生存环境造成了一定的威胁，更好的掌握其原理，规范其发展，才能为人类谋福利。
正文：一、核弹核弹头的基本结构：不管核武器样式多么繁多，核弹头的基本构造通常由壳体、核装药和热核装药、引爆控制系统（引信）和电源等组成。
其中壳体用于盛装核弹的各种装置并能防止其机械损坏。
在弹道导弹核弹头壳体外壳还涂有特殊涂料或隔热层，以防弹头再入大气层时受高速气动加热使弹头壳体及内部装置因过热而烧毁。
核装药和热核装药，由裂变和聚变材料构成，以氢弹为例：核装药（裂变装药）置于由普通炸药构成的球形装药的中央部位，在球形装药外面四周安装了许多电雷管。
引信传来的敏感信号通过引爆控制系统产生的高压电起爆各电雷管，使普通炸药以“枪法”或“内爆法”使裂变材料迅即达到最大超临界质量而实施核裂变爆炸，并使爆炸产生的部分辐射能量转换用以加热和点燃（高能中子的轰击）热核装药产生聚变反应，形成整个氢弹的核爆炸。
引控系统是保证核弹到达预定炸点时发出起爆核装药指令并可靠起爆的装置。
电源是给弹头各组件提供能源的小型一次性使用的蓄电池，在导弹发射准备时激活蓄电池，导弹发射起飞时才能用弹上蓄电池供电。
核弹的分类及其原理：核弹可分为原子弹、氢弹、氢铀弹、特殊性能核武器（如中子弹、核同质异能武器、反物质武器等）1．原子弹原子弹主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。
世界重水堆发展历程
世界重水堆发展历程
重水堆发展历程：
重水堆是一种利用重水(D2O)作为中子减速剂和冷却剂的核反应堆。
以下是重水堆发展的历程：
1. 1943年，挪威科学家尤里·鲍姆勒-布朗和奥尔巴里·利斯勒在挪威完成了第一台重水堆，被称为VEMORK堆。
该堆用于生产重水以供应纳粹德国的核武器项目。
2. 1952年，加拿大建成了世界上第一台商业化的重水堆，该堆被称为NRX。
NRX堆也成为了后来CANDU堆的基础。
3. 1957年，英国建成了麦格马斯堆，这是世界上第一台具有持续超临界运行的重水堆。
4. 1962年，加拿大建成了Gentilly-1堆，这是世界上第一台大规模商业化重水堆，也是CANDU堆的首个商业化项目。
5. 1968年，加拿大和印度达成了协议，印度购买了CIRUS重水堆技术，并建造了CIRUS堆，这是印度的第一台重水堆。
6. 1972年，印度成功建成了卡卢加重水堆，这是印度自主研发的第一台重水堆。
卡卢加堆是印度后来成功进行核试验的基础。
7. 1983年，阿根廷建成了艾奥斯堆，这是世界上首个核电厂
规模的重水堆。
8. 2011年，中国建成了六盘山堆，这是中国第一台重水堆。
六盘山堆是中国CANDU堆项目的一部分。
9. 目前，重水堆在世界范围内得到了广泛应用。
除了加拿大和中国，印度、巴基斯坦、韩国、阿根廷等国家也拥有重水堆技术，并建造了多台重水堆用于发电或其他应用。
重水堆作为一种可持续发展的核能技术，对于世界能源结构的转型具有重要意义。
世界核电发展历程
世界核电发展历程核电的发展历程可以追溯到20世纪40年代末和50年代初。
以下是核电的主要发展里程碑：1. 原子能的发现：1945年，美国科学家在第二次世界大战末期研制出了第一颗原子弹，并确认了核裂变的可行性。
2. 第一个核反应堆：1942年，美国芝加哥大学的物理学家研制出了第一台自持核反应堆——芝加哥式堆，成功实现了可持续的核链式反应。
3. 世界上第一个商业核电站：1954年，苏联启用了世界上第一个商业核电站——奥布涅斯克核电站，该站采用了堆芯和石墨层间的气冷式堆，标志着商业化核电的起步。
4. 美国的核电发展：1957年，美国启用了第一座商业化核电站——厄巴纳核电站，使用了堆芯和可水冷的加速器驱动反应堆。
此后，美国快速推进了核电技术的研发和建设，成为世界领先的核电大国。
5. 瓦克希拉核电站事故：1979年，美国宾夕法尼亚州的瓦克希拉核电站发生了一起严重事故，造成了一些放射性物质的泄漏。
这次事故严重打击了核电行业的发展，导致一些国家暂停了核电项目。
6. 三个里程碑：1986年，苏联乌克兰的切尔诺贝利核电站发生核反应堆爆炸事故，这是历史上最严重的核电事故之一。
同年，法国开始运营世界上首个商业化的高温气冷堆——法里萨核电站；加拿大也启用了第一台压水堆核反应堆。
7. 福岛核电站事故：2011年，日本福岛核电站发生核泄漏事故，由于地震和海啸的影响，导致多个核反应堆发生熔毁。
这次事故再次引发了对核能安全问题的关注。
8. 当前的发展：尽管核电行业面临着安全和环境等诸多挑战，但仍有一些国家在继续推进核电项目。
例如，中国成为了世界上核电装机容量最大的国家，其他一些国家如印度和俄罗斯也在积极推动核电的发展。
总体而言，核电的发展历程经历了起步、快速发展、事故影响和重整等阶段。
随着对可再生能源的需求不断增加和对核能安全的担忧加剧，未来核电行业将继续面临许多挑战和机遇。
中国原子反应堆
中国原子反应堆（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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核反应堆工程 第1章(2009.3.3)(1)
绪论一、课程简介及要求1课程简介本课程是核能科学与技术专业的基础课程之一。
本课程较全面地介绍与核反应堆工程相关的专业知识，内容包括核反应堆物理，反应堆热工，堆结构和反应堆结构材料，燃料循环，各种核动力系统，核反应堆安全等知识，使学员在短时间内对核反应堆工程有一个较全面的了解。
为从事与核反应堆工程有关的工作打下知识基础。
绪论大学物理、核物理、传热学、热力学，流体力学等方面有一定的基础。
成绩：平时作业记录, ~20%作业要求: 依据充分,思路清晰,过程完备,书写工整; 按时，每周交上周作业。
期末测验: ~80%。
2 课程要求及考核办法3 课程特点：多学科知识基础；内容涵盖面广；涉及反应堆物理，核反应堆热工，反应堆材料，燃料循环，核反应堆安全。
内容多，知识面广。
4 教学方式：讲课＋自学绪论5 教科书及参考书：教材：核反应堆工程，阎昌琪编，哈尔滨工程大学出版社等，2004，8。
面向核工程专业研究生，内容适合本科非核工程专业学生。
参考书：Nuclear Reactor Engineering ，S.Glasstone & A.sesonske ,Third edition ,1986.有中译本。
内容丰富，面广，96万字。
核反应堆工程原理,凌备备、杨延洲主编，原子能出版社原子能工业，连培生，原子能出版社，2002,5。
内容丰富，86万字绪论目录1第一章核裂变能2第二章核反应堆物理基本知识3 第三章反应堆结构与材料(非燃料材料) 4 第四章反应堆燃料系统5 反应堆热量导出6 反应堆安全7 各种核动力反应堆系统第一章核裂变能1.1 核能基础1.2 核裂变1.3 核裂变反应堆1.4 反应堆的发展史1.5 我国的核反应堆工程发展成就引言在1939年发现了核裂变现象这一件具有划时代意义的事件。
这一事件为一种全新的能源—原子能—的利用开辟了前景。
核能的发展与和平利用是20世纪科技史上最杰出的成就之一。
核能的利用中，核电的发展相当迅速，核电已被公认为是一种经济、安全、可靠、清洁的能源。
超聚变超融合的发展历史
超聚变超融合的发展历史全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超聚变超融合技术是目前能源领域的研究热点，被誉为人类能源发展的终极解决方案。
超聚变超融合技术是通过人类模拟太阳能产生的能量，实现将氢原子核融合成氦原子核，释放出巨大的能量。
超聚变超融合技术的发展历史可以追溯到上世纪中叶。
1950年代，科学家们开始意识到核聚变是一种理论上可行的能源来源。
当时，第一个聚变反应堆的成功运行让人们看到了聚变技术的潜在优势。
由于技术上的限制和挑战，使得实现聚变能源变得更加困难。
随着科技的进步，20世纪70年代末，国际热核聚变实验堆（ITER）的建设让聚变技术进入了一个新的阶段。
ITER实验堆是一个由欧盟、美国、俄罗斯、中国、日本、韩国等国家合作建设的大型聚变实验装置，旨在验证聚变技术的商业可行性。
ITER实验堆的建设让世界各国对聚变技术产生了更大的兴趣和投入。
随着时间的推移，聚变技术在不断取得突破和进展。
2006年，ITER的正式签约，让聚变技术的发展目标更加明确。
2013年，ITER开始正式动工建设，标志着聚变技术进入了一个新的阶段。
在此期间，各国的科学家和工程师们不断改进技术，解决了许多困难和挑战，使得聚变技术越来越接近商业应用的目标。
聚变技术还面临着许多挑战。
其中最大的挑战之一是如何实现高温、高密度、长时间的等离子体控制。
由于聚变反应需要在极端的条件下进行，要求等离子体稳定并保持高温状态，这对材料和工程技术提出了更高的要求。
聚变技术仍需解决如何实现可持续且高效的能源产出，以及如何解决核废料处理等问题。
为了解决上述问题，科学家们不断进行研究和实验。
近年来，一些新的聚变技术被提出，例如超聚变超融合技术。
超聚变超融合技术利用超强激光等方式产生极端条件的等离子体，通过超高速融合实现能量放出。
这种技术的优势在于能够产生更高的能量输出，并且更容易控制等离子体，在原料方面也更加丰富。
超聚变超融合技术的发展历史虽然曲折，但在技术不断进步的过程中，越来越接近商业应用的目标。
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2、发现天然放射性
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀 法国物理学家贝克勒尔发现了铀(U) 放射现象。1903年获诺贝尔奖
3、发现电子
1906年，由于汤姆逊 由于汤姆逊 对电子研究的重要贡 献而被授予诺贝尔物 理奖。
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1979年美国三哩岛（TMI）事故 1986年 前苏切尔诺贝利事故 这个阶段，核能仍在持续增长，而且是各种能源中增长速度最快的 而且是各种能源中增长速度最快的。同时在 法国，日本，韩国，中国等国家，这个阶段仍坚持发展核电 这个阶段仍坚持发展核电。
本世纪初：美国、德国等国家重新修正自己的核电方针 德国等国家重新修正自己的核电方针，布 什政府提出了核电复苏计划，发展中国家也在积极准备筹建 发展中国家也在积极准备筹建 核电站，核能在本世纪必将大放异彩 核能在本世纪必将大放异彩。
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世界核能发展状况
核能的优点：
1
污染小：
不排放大量烟尘、 二氧化硫、二氧化 碳和固体废渣 放射性小于火电站
2
需要燃料少： 需要燃料少
每一公斤铀235, 每一公斤铀 经过全部裂变后, 经过全部裂变后 释放出来的能量 是相当于 2,400 ～2,700 吨标准 煤，缓解大量运 缓解大量运 输压力
核反应堆基本工作原理
核燃料，冷却剂，慢化剂，反射层 反射层，控制材料。。。。。。
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世界第一座反应堆
1942年，费米发明第一座核反应堆 费米发明第一座核反应堆。
芝加哥一号 0.5W
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反应堆的分类
反应堆的功能： 1 热能利用：发电，供热，或者动力 2 生产新的核燃料 3 生产放射性同位素 4 进行中子的其它应用和科研
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Energy is a gift of
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Oil : 1兆460亿桶
40年 61年 年
节约能源是我们的责任，也是 我们的素质的具体体现 从我做起，从今天做起
Nature Gas : 150兆立方米
Coal : 9842亿吨
227年
Uranium: 395万吨
64年
反应堆内的核反应
重核元素（如铀-235 U-235）收到中子轰击 收到中子轰击 后，发生裂变：
一个核一次裂变放出200 Mev的能量 一个核一次裂变放出 一公斤的U-235全部裂变放出的能量 一公斤 与2700吨标准煤相当
ΔE = Δm * c 2 = 200Mev
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临界质或临界尺寸与系统的物质组成和几何形状有关：单纯天然铀不能临界(CANDU:重 临界质或临界尺寸与系统的物质组成和几何形状有关 水慢化反射)；球形系统具有最小的临界状态 球形系统具有最小的临界状态(原子弹－两个半球)
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58 2 2 1 2 2 5 33 8 1 2 22 9 11 5 18 31 107 494
48883 2370 1364 452 2000 425 3135 26074 3392 656 1800 18970 7565 9460 3220 15945 11802 102637 406136
ΔE = Δm * c 2 = 17.6Mev E
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自持链式反应的条件
重核 碎片 泄漏 被非裂变材料吸收 2～3 个中子 3 1 个中子 碎片 吸收后也可以不裂变 余下至少1个又引起核裂变
如刚好1个，稳定运行的 核反应堆 如果不断飞速增加，不加控制原子弹 原子弹
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1932年， ，英国物理学家查德威克发现 了中子。 。 查德威克很快重做了α粒子轰击铍上 查德威克很快重做了 面的实验。再用铍产生的射线轰击氢、 面的实验 氮，结果打出了氢核和氮核 结果打出了氢核和氮核。由此， 他断定这种射线不可能是γ射线。因 他断定这种射线不可能是 为γ射线不具备将从原子中打出质子 射线不具备将从原子中打出质子 所需要的动量。他认为，只有假定从 所需要的动量 铍中放出的射线是一种质量跟质子差 不多的中性粒子，才能解释。 不多的中性粒子 1935年获诺贝尔物理学奖 年获诺贝尔物理学奖
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一、核科学与技术发展历史 核科学与技术发展历史
★十九世纪末物理学上三大发现 十九世纪末物理学上三大发现
1、发现X射线
1895年，德国物理学家伦 1895 琴发现X光。 琴发现 1901年获诺贝尔奖 1901
使用钚时，数百年～数千年
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我国能源结构特点（2002年） 我国能源结构特点
一次能源消费量为14.8亿吨标准煤 亿吨标准煤，产量为13.87亿 吨标准煤，为世界第二大能源消费国 为世界第二大能源消费国 一次能源以煤为主，占近70% 70% 人均能源消费水平还很低， ，只有世界平均水平的一半 发电装机容量3量3.5757亿千瓦 亿千瓦，居世界第2位 近年来我国能源需求已呈明显增长的趋势 能源分布不均匀，与经济发展不协调 与经济发展不协调
目前全世界能源总消费量约为130亿吨标准煤，化石能源占 目前全世界能源总消费量约为 85%以上，从能源的供应结构来看 从能源的供应结构来看，目前世界上消耗的能源主 要来自煤、石油、天然气三大资源 天然气三大资源。 美国能源部对世界常规石油产量高峰值的预测显示：本世 美国能源部对世界常规石油产量高峰值的预测显示 纪中叶，石油产量达到高峰值， ，然后逐渐下降。 矿石能源利用率低，而且对生态环境造成严重的污染 而且对生态环境造成严重的污染。
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矿石能源的污染问题
大量有机燃料的消耗给自然生态环境带来了严重污染。有 大量有机燃料的消耗给自然生态环境带来了严重污染 机能源在燃烧过程中会产生大量的污染物质，其主要的污 机能源在燃烧过程中会产生大量的污染物质 染物质有NOX、SO2、CO、CO2、有害烟尘等 有害烟尘等，这些污染物将 对人类造成很大的危害。在所有污染物中 在所有污染物中，对人体危害较 大的无机气体主要有NOX、SO2、 、CO等。 百万千瓦级的燃煤电厂每天燃烧8000t优质煤，向大气排放 百万千瓦级的燃煤电厂每天燃烧 出300多吨有害物质。 可持续发展战略：尽量减少污染物的排放总量 尽量减少污染物的排放总量，保护环境 和自然资源，维持人类与环境协调发展 维持人类与环境方米 发电装机容量：8.6~9.5亿千瓦 2050年要达到目前中等发达国家水平，人均能源消耗应达 达3.0 人均能源消耗应达3 0吨标煤以上， 能 源需求总量约为50亿吨标煤 煤炭: 占50%以下，年产35亿吨，相当于目前全世界产量的 相当于目前全世界产量的80% 石油：2020年达到2亿吨的高峰，之后逐年下降 之后逐年下降，2050年约1.2亿吨 天然气: 估计约2000亿m3 水电: 400GW 核电: 340GW，相当于目前全世界核电的装机容量 相当于目前全世界核电的装机容量 全部常规能源供应只相当于33亿吨标煤 亿吨标煤
核技术与自动化工程学院 核裂变能：将某个重核分裂，变成中等 变成中等 质量核，中等质量核的结合能要比重核 中等质量核的结合能要比重核 大，因此这个重核的每个核子就要继续 因此这个重核的每个核子就要继续 发生质量亏损而放出能量。 。
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△E
= △ m * c 2 = 200Mev
聚变能：几个轻核相互结合起来 聚变能 变成中等质量核，同样该过程中 变成中等质量核 的核子将继续发生一部分质量亏 损， ，变成能量放出。
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国家 运行机组 运行净功率 （MWe） ） 1018 5680 1901 2722 15113 5426 4884 1648 2656 63203 22594 1755 2548 0 全部机组
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世界各国核电情况（截止2003年） 世界各国核电情况
全部净功率 （MWe） 1710 5680 3176 2722 15113 8764 7584 3610 2656 63203 22594 1755 6128 915 阿根廷 比利时 巴西 保加利亚 加拿大 中国 中国台湾 捷克共和国 芬兰 法国 德国 匈牙利 印度 伊朗 2 7 2 4 22 7 6 4 4 59 20 4 14 0 3 7 3 4 22 11 8 6 4 59 20 4 22 1
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东北
沙漠 黄河 光伏 上游 电站 水电
新疆 西藏 西北
内蒙 华北 华东 四川 华中 华南
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未来我国能源需求预测
2020年，我国一次能源需求值在25~33亿吨标煤之间 亿吨标煤之间，均值是29亿吨标煤 煤 石 炭：21~29亿吨 油：4.0~4.5亿吨
日本 立陶宛 墨西哥 荷兰 朝鲜 巴基斯坦 罗马尼亚 俄罗斯 斯洛伐克 斯洛文尼亚 南非 韩国 西班牙 瑞典 瑞士 乌克兰 英国 美国 合计
53 2 2 1 0 2 1 27 6 1 2 18 9 11 5 13 31 104 444
44041 2370 1364 452 0 425 655 20799 2512 656 1800 14970 7565 9460 3220 11195 11802 99034 363844
中子增殖因数k：系统中某一代中子数对于上一代中子数之比 系统中某一代中子数对于上一代中子数之比。 临界质量：为实现自持链式反应k=1，所需要的最小的核燃料质量 所需要的最小的核燃料质量。增加核燃 料的质量(系统尺寸)总是有利于维持链式反应 总是有利于维持链式反应，泄露出去的中子与系统表面积 即系统尺寸成二次方关系，产生的中子数同系统体积即系统尺寸成三次方关系。 产生的中子数同系统体积