第一章 核电站概述 核能的开发与利用
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核能与核技术的应用与开发
核能与核技术的应用与开发核能和核技术是当前最热门的话题之一，我们已经习惯于将这两个词语放在一个相同的框架下讨论。
核能指的是能源相关的应用，而核技术则是指应用相关的技术。
这两个词语可以分开理解，但是它们在实际应用中紧密地联系在一起，发挥了很大的作用。
本文将深入探讨核能与核技术的应用和开发。
一、核能的应用核能是一种不可再生的能源，但是却是目前世界上最常用的能源之一。
核电站利用核裂变反应产生的能量来发电，不仅能够满足国家的能源需求，而且还可以减轻对环境的影响。
另外，核电站的运营也为国家和社会带来了很多好处。
例如，核能可以减轻对化石能源的依赖，并降低对外部能源的依存度，从而有助于提高国家的独立性和竞争力。
此外，核能还可以用于治疗癌症和其他疾病。
核医学技术利用放射性同位素来对人体进行诊断和治疗。
例如，放射性碘可以用于治疗甲状腺癌，放射性氟可以用于检测心血管疾病，放射性钴可以用于治疗肿瘤等。
此外，核技术也可以应用于环境保护、食品卫生、工业制造等领域。
二、核技术的开发核技术是一种高级的、复杂的科学技术，它包括了很多不同的领域。
这些领域包括核材料科学、核物理学、核燃料循环、核机械制造、核化学、核辐射测量和核安全等。
这些领域共同构成了核技术的不同方面。
核技术的开发需要大量的投入，并且需要有合适的人才来支持这些研究。
因此，大多数国家都投入了大量的资金和人力来开发核技术。
随着时代的发展，核技术的应用越来越广泛，其中包括了医疗、工业、环保、科研等领域。
这些应用有助于加速技术的发展，同时也为社会提供了更多的便利和优质的服务。
三、核能与核技术的风险核能和核技术有其一定的风险和挑战。
在核电站和核设施的运营过程中，核能的应用可能会对安全带来很大的影响。
误操作、设备故障等问题可能会导致很严重的核泄漏和核事故。
为了保证公众的安全和社会的稳定，运营核设施必须要严格遵守相应的法规和安全规定。
此外，核能和核技术的开发也可能会造成环境和生态的影响。
CHAPTER 1-1-核反应堆和核电站概述
压水堆燃料组件
棒束长 : 约3~4m 燃料棒的排列：15×15或17×17
燃料棒的排列 15×15 或 17×17
燃料元件与燃料组件
燃料元件
燃料组件
控制棒组件及控制棒驱动机构
控制棒驱动 机构 控制棒组件
控 制 棒
冷却剂泵（主泵） 冷却剂泵
飞轮
电机
电机轴
泵轴
冷却剂出口
冷却剂入口
蒸汽发生器
汽水分离器 给水入口
第一座核电站
Obninsk（奥布宁斯克）RBMK (27 July 1954, Soviet)
堆 型：石墨水冷反应堆 慢化剂：石墨 冷却剂：轻水 电功率： 5MW 投入运行：1954年 退 役：2002年 地 址：苏联
标志：人类开始了和平利用原子能的历史
美国Nautilus(鹦鹉螺号) SSN-571,1954
舰艇名：鹦鹉螺号 SSN-571 堆 型：压水堆 下 水：1954年 国 家：美国 退 役：1983年 可在水下连续航行30天 1960年USS海神号未出 水面围绕着地球航行了一周
第一艘核潜艇
第一个商用核电厂
First Commercial NPP
电站名：希平港（
Shippinport ）核电站 堆 型：压水反应堆 地 址：美国宾西法尼 亚州匹兹堡希平港 建 造：1954年建造 并 网：1957年并网 热功率：230MW 电功率：60MW 退役：1982年
4 Circulating pump 5 Control rod drive 9 Low pressure turbine 10 Generator Generator 14 Preheater 15 Feedwater pump
核能的开发与应用
裂变能
裂变能，重核发生裂变时释放的 能量。重核裂变是指一个重原子 核，分裂成两个或多个中等原子 量的原子核，引起链式反应，从 而释放出巨大的能量。
链式核裂变反应示意图
聚变能
聚变能，轻核发生聚变时释放的 能量。轻核聚变是指在高温下(几 百万度以上)两个质量较小的原子 核结合成质量较大的新核并放出 大量能量的过程，也称热核反应。
2.地球有望供应。世界上有比较丰富的核资源， 核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，全球铀的储 量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资 源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。
3.运输方便、成本低。核燃料能量密度比起化石 燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料 体积小，运输与储存都Biblioteka 方便。2.2核能发电的弊端
1.核废料处理需严谨。使用过的核燃料，虽然 所占体积不大，但因具有放射性，因此必须慎 重处理。一旦处理不当，就很可能对环境生命 产生致命的影响。核废料的放射性不能用一般 的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性 核素自身的衰变而减少。核废料放出的射线通 过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会 引起辐射损伤。
核能的开发与利用
一、认识核能
1.核能基础知识 ·原子核包括质子和中子，质子数决定了 该原子属于何种元素，原子的质量数等 于质子数和中子数之和。 ·核能，又称原子能，它是原子核里的核 子——中子或质子，重新分配和组合时 释放出来的能量。核能分为两类：一类 叫裂变能，一类叫聚变能。核能是不可 再生能源。
2.热污染。核能发电热效率较低，因而比 一般化石燃料电厂排放更多废热到环境 裏，故核能电厂的热污染较严重。
3.核能发电被认为存在风险。核裂变必须 由人通过一定装置进行控制。一旦失去 控制，裂变能不仅不能用于发电，还会 酿成灾害。全球已经发生了数起核泄露 事故，对生态及民众造成了巨大伤害。
通过实验了解核能的产生和核能的利用
● 06
第6章 核能的社会影响
核能的应用对能 源安全的重要性
核能作为一种可再生 能源，在人类能源安 全中扮演着重要的角 色。其应用有助于减 少对化石能源的依赖， 确保能源供应的稳定 性。通过持续发展核 能技术，可以有效应 对能源安全挑战。
核能与国家安全
重要作用
核能对国家安全 和国防建设具有
重要作用
发展核能是应对 气候变化的重要
措施之一
核能与可持续发展
清洁能源
核能作为清洁能源，对可 持续发展具有积极意义
重要课题
把握好核能的利与弊 实现能源转型和可持续发 展是当今世界的重要课题
91%
核能的未来展望
01 重要能源形式 02 未来发展意义
03
总结
核能是一种重要的能源形式，对于人类的未来发 展具有重要意义。积极探索核能的发展道路，实 现能源的可持续发展和环境的保护是人类共同的 责任。
核能的历史
20世纪初的 研究
核能的研究始于 20世纪初，随着 科技的发展逐渐
进入实用阶段
91%
原子弹的诞 生
第一颗原子弹的 爆炸标志着核能
时代的开启
核能的分类
核裂变
将重核裂变为轻 核释放能量
91%
核聚变
将轻核聚变为重 核释放能量
核能的应用
01 核电站
提供清洁的电能
02 核武器
具有极大的破坏力
03 核医学
用于诊断和治疗疾病
核能的应用与问题
核能的应用使得人类能够更好地利用能源，也带 来了一定的安全和环境问题。随着技术的发展， 人们正在不断探索更安全和清洁的核能利用方式。
● 02
第2章 核裂变反应的原理
核裂变的定义
核能的开发和利用(以秦山核电站为例)
本பைடு நூலகம்要旨
1、核能概念 2、优缺点 3、利用-------核能发电
铀浓缩到一定程度可以制造核武器 4、案例：世界：苏联奥布灵斯克核电站
中国：秦山核电站 总结：核电站区位因素 5、关于日本福岛核泄漏 6、发展前景
概念
• 核能（或称原子能）（非可再生资源）是 通过转化其质量从原子核释放的能量，符 合阿尔伯特·爱因斯坦的方程 E=mc²，其中E=能量，m=质量， c=光速常量。核能通过三种核反应之一 释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。 2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、 核衰变，自然的慢得多的裂变形式。
•
一期建成后不久，秦山核电站又先后开
工建设了二期和三期工程，并引进国外技术
力量和国内地方政府资本参与建造
核电站选址的区位因素
• 自然【限制因素小】 ：地形平坦；多沿 海（用水量大）；多避开气象灾害多发区；
• 经济【主导】：需要大量资金的投入；技 术要求高（核燃料技术，核技术，核安全 技术）；高素质人才；环境优美（部分核 电站拥有景区）；
我国防止核辐射措施 安全评估和检查
发展前景
人们对核电站使用的担心集中在核安 全问题上，如：核燃料的放射性，运行中 的核事故，以及核废料处理等。1979美国 的三里岛核事故与1986年原苏联切尔诺贝 利事故导致一些人对核电的恐惧心理，给 和平利用核能蒙上阴影，经专家事后分析， 三里岛事故和切尔诺贝利事故都在很大程 度上是人为因素造成的。
4．核能发电的成本中，燃料费用所占的比例 较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势 影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。
缺点
缺点 1．核电厂的反应器内有大量的放射性物
质，如果在事故中释放到外界环境，会对生 态及民众造成伤害
1、核能概念 2、优缺点 3、利用-------核能发电
铀浓缩到一定程度可以制造核武器 4、案例：世界：苏联奥布灵斯克核电站
中国：秦山核电站 总结：核电站区位因素 5、关于日本福岛核泄漏 6、发展前景
概念
• 核能（或称原子能）（非可再生资源）是 通过转化其质量从原子核释放的能量，符 合阿尔伯特·爱因斯坦的方程 E=mc²，其中E=能量，m=质量， c=光速常量。核能通过三种核反应之一 释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。 2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、 核衰变，自然的慢得多的裂变形式。
•
一期建成后不久，秦山核电站又先后开
工建设了二期和三期工程，并引进国外技术
力量和国内地方政府资本参与建造
核电站选址的区位因素
• 自然【限制因素小】 ：地形平坦；多沿 海（用水量大）；多避开气象灾害多发区；
• 经济【主导】：需要大量资金的投入；技 术要求高（核燃料技术，核技术，核安全 技术）；高素质人才；环境优美（部分核 电站拥有景区）；
我国防止核辐射措施 安全评估和检查
发展前景
人们对核电站使用的担心集中在核安 全问题上，如：核燃料的放射性，运行中 的核事故，以及核废料处理等。1979美国 的三里岛核事故与1986年原苏联切尔诺贝 利事故导致一些人对核电的恐惧心理，给 和平利用核能蒙上阴影，经专家事后分析， 三里岛事故和切尔诺贝利事故都在很大程 度上是人为因素造成的。
4．核能发电的成本中，燃料费用所占的比例 较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势 影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。
缺点
缺点 1．核电厂的反应器内有大量的放射性物
质，如果在事故中释放到外界环境，会对生 态及民众造成伤害
核工业基础知识
22
第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
（四）稳压器 现代大功率压水堆核电站都采用电热式稳压器。 电热式稳压器一般采用立式圆柱形结构。用来 抑制压力升高的喷雾器安置在稳压器上部蒸汽空间 的顶端。限制压力降低的电加热元件安置在稳压器 下部水空间内。
23
第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
三、一回路辅助系统 （一）化学和容积控制系统 核电站的化学容积控制系统的作用是调节一回 路系统中稳压器的液位，以保持一回路冷却剂容积； 调节冷却剂中的硼浓度，以补偿反应堆在运行过程 中反应性的缓慢变化；通过净化冷却剂及添加化学 药剂，保持一回路的水质。 （二）主循环泵轴密封水系统 （三）硼回收系统 （四）补给水系统 （五）取样系统及分析室
9
核工业基础知识
第二章 核反应堆
反应堆本体的组成和结构
第三节
反应堆总体结构均可分为反应堆本体和回路系统 两部分。 反应堆本体通常由反应堆（压力）容器、堆芯 （活性区）、堆内构件及控制棒驱动机构等几部分组 成，如图3所示。
10
核工业基础知识
第二章 核反应堆
图 3 反 应 堆 的 构 成
11
核工业基础知识
核工业基础知识核工业基础知识前言第一章核燃料循环第二章核反应堆第三章核电站动力装置第四章核燃料的开采冶炼和浓缩第五章核燃料元件的制造第六章乏燃料后处理第七章带电粒子加速器第八章核聚变装置第九章核设施退役第十章放射性废物的贮存处理和处置核工业基础知识核工业基础知识简要介绍核燃料循环体系核反应堆核动力堆装置核燃料开采冶炼和浓缩核燃料元件制造核燃料后处理带电粒子加速器核聚变装置核设施退役及放射性三废处理处置等
18
第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
二、一回路系统及主要设备 压水堆核电站的一回路系统除了反应堆之外的 主要设备有：蒸汽发生器、冷却剂主循环泵、稳压 器及主管道等。 （一）反应堆压力容器 压力容器是压水堆核电站中最关键的高温高压 设备。
第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
（四）稳压器 现代大功率压水堆核电站都采用电热式稳压器。 电热式稳压器一般采用立式圆柱形结构。用来 抑制压力升高的喷雾器安置在稳压器上部蒸汽空间 的顶端。限制压力降低的电加热元件安置在稳压器 下部水空间内。
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第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
三、一回路辅助系统 （一）化学和容积控制系统 核电站的化学容积控制系统的作用是调节一回 路系统中稳压器的液位，以保持一回路冷却剂容积； 调节冷却剂中的硼浓度，以补偿反应堆在运行过程 中反应性的缓慢变化；通过净化冷却剂及添加化学 药剂，保持一回路的水质。 （二）主循环泵轴密封水系统 （三）硼回收系统 （四）补给水系统 （五）取样系统及分析室
9
核工业基础知识
第二章 核反应堆
反应堆本体的组成和结构
第三节
反应堆总体结构均可分为反应堆本体和回路系统 两部分。 反应堆本体通常由反应堆（压力）容器、堆芯 （活性区）、堆内构件及控制棒驱动机构等几部分组 成，如图3所示。
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核工业基础知识
第二章 核反应堆
图 3 反 应 堆 的 构 成
11
核工业基础知识
核工业基础知识核工业基础知识前言第一章核燃料循环第二章核反应堆第三章核电站动力装置第四章核燃料的开采冶炼和浓缩第五章核燃料元件的制造第六章乏燃料后处理第七章带电粒子加速器第八章核聚变装置第九章核设施退役第十章放射性废物的贮存处理和处置核工业基础知识核工业基础知识简要介绍核燃料循环体系核反应堆核动力堆装置核燃料开采冶炼和浓缩核燃料元件制造核燃料后处理带电粒子加速器核聚变装置核设施退役及放射性三废处理处置等
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第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
二、一回路系统及主要设备 压水堆核电站的一回路系统除了反应堆之外的 主要设备有：蒸汽发生器、冷却剂主循环泵、稳压 器及主管道等。 （一）反应堆压力容器 压力容器是压水堆核电站中最关键的高温高压 设备。
核能的开发和利用
LCES-2011
❖ 中国于1964年成功地爆炸了第一颗原子弹. ❖ 1967年成功地爆炸了第一颗氢弹.
LCES-2011
核能的利用 核能： 原子核发生变化时所释放出的能量。 获得核能的两条途径是：核裂变和核聚变 核能的优点： 清洁能源 高密度能量 储量丰富
LCES-2011
核裂变
用中子轰击铀235，铀核会分裂成2个新原子核， 并释放能量的过程。
核能的开发和利用
国内外的核能现状
截止2005年1月,30个国家和地区共439座核电 机组在运行,总装机容量36000万千瓦,总发电量
25000亿度,占16%。
中国大陆目前9台机组,装机容量660万千瓦,占
1.7%,发电量420亿度,占2.2%。
2020年计划核电装机容量达到3600万千瓦,占 4%,平均每年新增2-3套百万千瓦级核电机组。
LCES-2011
反应堆简介
1.压水堆 (Pressurized Water Reactor)
总体特点 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15.5MPa d.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。
原子弹
LCES-2011
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。 氢弹就是利用聚变原理制成的。 聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生， 因此聚变又叫热核反应.
LCES-2011
核能的和平利用—核电站
核能
内能
Байду номын сангаас机械能
❖ 中国于1964年成功地爆炸了第一颗原子弹. ❖ 1967年成功地爆炸了第一颗氢弹.
LCES-2011
核能的利用 核能： 原子核发生变化时所释放出的能量。 获得核能的两条途径是：核裂变和核聚变 核能的优点： 清洁能源 高密度能量 储量丰富
LCES-2011
核裂变
用中子轰击铀235，铀核会分裂成2个新原子核， 并释放能量的过程。
核能的开发和利用
国内外的核能现状
截止2005年1月,30个国家和地区共439座核电 机组在运行,总装机容量36000万千瓦,总发电量
25000亿度,占16%。
中国大陆目前9台机组,装机容量660万千瓦,占
1.7%,发电量420亿度,占2.2%。
2020年计划核电装机容量达到3600万千瓦,占 4%,平均每年新增2-3套百万千瓦级核电机组。
LCES-2011
反应堆简介
1.压水堆 (Pressurized Water Reactor)
总体特点 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15.5MPa d.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。
原子弹
LCES-2011
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。 氢弹就是利用聚变原理制成的。 聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生， 因此聚变又叫热核反应.
LCES-2011
核能的和平利用—核电站
核能
内能
Байду номын сангаас机械能
核能源的开发和利用技术
核能源的开发和利用技术核能源是一种强大的能源源，它可以产生大量的电力和热能，被广泛应用于发电、医疗、科学等领域。
随着能源需求的增加和环境污染问题的日益突出，科学家们不断探索利用核能源进行可持续发展的技术。
本文将介绍核能源的开发和利用技术。
一、核裂变技术核能源的主要利用方式之一是核裂变技术，即将稳定核素通过中子碰撞使其裂变产生能量。
核裂变产生的热能可以被转化为电能，用于驱动发电机发电。
目前世界上大多数核电站都采用核裂变技术，其中最为常用的是基于铀的核裂变技术。
铀是一种稳定的核素，但其同位素铀-235具有相对高的裂变截面。
核电厂采用铀-235的裂变作为发电的源头。
在核电站中，铀-235经过精制之后，将加热到一定温度，在核反应堆中，中子将被释放，与铀-235碰撞导致其裂变并释放大量热能，进而转化为电能。
尽管核裂变技术现在在发电方面已经非常成熟，但是安全性问题一直是其争议所在。
事故可能会导致大规模的放射性污染，这样的后果不可挽回。
因此，开发更为安全、清洁的技术成为了核能源领域探索的重中之重。
二、核聚变技术核聚变技术是核能领域的另一个发展方向。
核聚变是指将轻元素（如氢、氦等）在极高的温度和压力下融合成重元素，同时释放出大量的能量。
这种技术的燃料是容易获取的，而且非常充足，基本上不会排放任何有害物质。
核聚变技术具有非常巨大的潜力，即使是微小的核聚变反应也能提供数倍于核裂变的能量，而且这种反应的燃料——氢，可以通过水分解来获得，因此不会引起核废料问题。
但是，目前核聚变技术还面临相当多的难题，最大的问题就是目前的技术无法稳定地控制聚变反应。
此外，核聚变反应的温度需要达到数亿度才能进行，这也极大地增加了实现此技术的困难。
三、核能安全技术核能安全技术涉及到安全措施、预防措施和响应措施等，可以防范事故发生或减少事故的影响。
例如，核电厂通常建在人烟稀少的地方，以减少风险。
核电站在设计时也会考虑受到自然灾害的影响，使其满足完整性和稳定性的要求。
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然而，在彻底销毁全世界核武器之前，为了防止核武器的扩散，必须严格管制核材料，依赖和 进一步加强国际防扩散保障体系的有效性。
核工业生产主要环节
矿石－0.1％左右含量天然铀99.28％238U+0.72%235U 铀加工－天然UO2
氟化－天然UF6
同位素分离－富集铀UF6（238U含量达到3％～93％） （扩散法、离心机法） 还原 富集UF6+2H2O 富集铀UO2 ＋4HF
水电，积极发展核电，加强电网建设，扩大西电东送规模。
并且提出核电厂建设的国产化是顺利发展我国核电的关键。
积极发展核电的涵义 到2020年，我国核电发展量达4000万千瓦， 占全国发电总量由现在的1.2％提高到4％。同 时还要在建1700万千瓦。目前我国已有和正在 准备建设的核电站有21台机组（已运行9台， 正在建设12台）。
● 秦山二期二期 2×60万千瓦 ● 阳江 ● 大连 ● 三门 2×90万千瓦 2×100万千瓦 2×90万千瓦
二、核裂变能的开发和利用
二十世纪的伟大科技成果之一, 是人们打开了核能利用的 大门。 1905年,爱因斯坦在他的著名的相对论中列出了质量和能 量相互转换的关系:
E mc
2
式中 E 为能量，单位为erg，m 为质量，
核能与有机燃料相比，具有无法取代的优点
一个人每年从食品、水、空气、宇宙射线、地壳、
住宅建筑以及看电视、带夜光表、吸烟、x光检查等
天然辐射源和人工辐射源获得的个人辐照剂量当量总
共约为2.3mSv左右，而核电站厂区内每年提供的个人
辐照剂量当量只有0.01～0.05mSv，距离厂区1.5公里
处只有0.007mSv，距离10公里处则只有0.001mSv。
单位为 g ，c 为光速，单位为 cm/s . 这 一公式表明，少量的质量可以转换为十 分巨大的能量，揭示了核能来源的物理 规律．
1938 年，德国物理化学家哈恩和施特拉斯曼发现了铀
－235 的裂变现象，即：
235
核裂变链式反应图
U n A B 2.5n Q
m( 235U ) m( A) m( B) 2.5m(n) m
1.4 6.5 11.7 10.8
进入21世纪以来，由于能源的消耗量越来越大以及一
次能量的供量越来越少。世界对环保的要求越来越高，
核电技术越来越成熟。核电经济成本降低，促进各国又 开始重视发展核电，除中国、印度等发展中国家重视核 电外，美国、西欧等发达国家也开始启动新一轮核电计 划。
中共中央最近通过的十一五国家发展计划中提出：以大 型高效机组为重点优化发展煤电，在保护生态基础上有序开发
三 . 能 量 的 产 生 原 理
根据235U链式衰变原理要能稳定地产生能量，必须有 稳定的中子数目与235U核发生裂变反应。
Q vE f
为实现能量持续稳定地产生
235
U n A B 2.5n Q
新一代中子数 K 1 上一代中子数
K称为中子倍增率数 K=1称为反应堆临界条 件 K＜1称为反应堆次临界 条件 K＞1称为反应堆超临界 条件
全世界 25.0 ％
40.0 ％
24.7 ％
中国
63.8 ％
30.1 ％
3.0％ 2.5％ 0.6％ —
核能与有机燃料相比，具有无法取代的优点
1、核能是地球上储量最丰富的能源，又是能量高度浓集的 能源。
一吨金属铀裂变产生的能量相当于240万吨标准煤。有资
料表明，按照地球上有机燃料的储量和人类年能耗的情况估
4、核电是经济的能源。
发电厂每度电的成本是由建造折旧费、燃料费和
运行费三部分组成，从国外一些国家的资料可以看
出，核电的发电成本一般要比煤电低15—30%。
四国核电、煤电、气电贴现成本
5、以核电代替煤电，有利于资源的合理运用。
煤和石油是重要的工业原料，能以它们为原料制造多种 产品，由于它们在地球上储量有限，作为燃料消耗是十分不 划算的。
通过精心设计，使由于裂变而增加的中子数等于被吸收和 泄漏的总和，达到实现能产生裂变的中子数不变。
如何能实现中子倍增率系数等于1
设某代中子数为 n个产生的新一代中 图 子数为3n个，其中n 个被吸收，有n个泄
漏 剩下n个与235U裂
变。
六因子公式
K pf PL PD
核电站不会像原子弹那样产生爆炸
故对核电产生了深远的不利影响。
世界核电容量增长情况 年份 核电当年装机容 电力当前装机 量/Gw 容量/Gw － 1.2 137 543 核电容量占 电力容量份 额％ 0 0.2
1950 1960
1970 1980 1990 2000
16.5 135.0 325.9 351.3
1150 2080 2795 3245
核能与有机燃料相比，具有无法取代的优点
3、核电是安全的能源。
核电站有四层保护。 第一层是燃料芯块。每块高10mm，直径 6mm（或5mm）， 芯块里面是很小颗粒燃料烧结起来的。
第二层是把芯块装在不锈钢做的空心棒内。
第三层是把所有的燃料棒装在一个直径为3 米的不锈钢压力壳内，盖上盖子。 第四层是安全壳，它由一米厚的钢筋混凝 土建成。
于1951年使用生产（钚）的反应堆余热发电，1954 年前苏联建成世界第一座核电站，之后英国、法国 相继建成生产军用钚和发电两用的气冷堆核电站， 至70年代中期全世界进入了发展核电站的高潮，法
国、日本、韩国等坚持以发展核电为主的方针。迄
今，全世界已经、建成核电站500余座，核发电量占 发总电量的17%，其中法国占76%，是世界之最。
石油危机却使核电深受挫伤。
②、对核电经济性过分乐观，以及核电技术还不够成熟。 电力公司对复杂项目的管理缺乏经验、供货延误、劳资纠
纷、公众接受程度等影响。
③、1979年3月美国三里岛（Three Mile Island-2）核电厂事 故。1986年4月前苏联切尔诺贝利（Chernobyl-4）核电厂事
世界各国核电站
比利时都尔（Doel） 核电站距安特卫普 （ Antwerr） 市 只 有15公里，河对岸 为居民区。
日本美滨（Mihama）核电站离京都约50公里，人们在核电站附 近的海滩游泳。
法国布热（Burey）核电站离法国第二大城市里昂35公里厂区外 面就是居民区。
在法国圣洛亨 核电站附近的 罗瓦河上学生 们在赛船
一次能源储量越来越少
根据评估，按目前的能源消耗速度，可采油、气储量
只能延续70－80年，煤炭可用200年，而且全世界石油的
地理分布很不均匀，许多国家缺少这种资源，应该尽量节 约石油供无可替代的运输燃料和有机化工原料等之用。
全世界和我国目前的能源结构（2000年统计数据） 煤 石油 燃起 水电 可再生能源 （太阳能、 风能等） 2.6％ 7.6％ 0.1％ 核电
国际社会当然千方百计地防止核战争，尽早实现彻底销毁核武器。核能的和平利用与核武器并 无必然的联系。从历史上看，美、苏、英、法、中各国均先于核电。就是最近印、巴两国核试验装 置的装料也于核电无直接联系，印度所用的装料武器级钚取自两座不接受IAEA防扩散保障的重水研 究试验堆CIRUS和DHRUVA。巴基斯坦所用的装料是高富集铀而不是钚。世界上还没有一个单纯利 用核电厂产出的钚制造核武器的例子。
我国早在1955年，党中央就提出“用原子能发电是动力发展的 新纪元，在有条件时，应用原子能发电，组成综合动力系统”。
1974年，周总 理批准了30万千瓦 压水堆核电站方案， 1985年3月20日正 式开工建设。1991 年12月15日并网发 电，结束了我国大 陆无核电的历史。
秦山核电站
1993年和1994年，从法国进口的广东大亚湾两台90千 瓦的核电机组也相继并网发电。
美国投放在日本广岛的原子弹爆炸情况
我国通过自力更生，大力协同，于1964年10月16日成功地爆炸了我 国第一颗原子弹，打破了西方大国的核垄断和核讹诈。
经过两年零八个月，于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，从此使 我国进入了世界核大国行列，大大增强了我国防力量，提高了国际地位。
核能的和平利用始于上世纪50年代初期。美国
量每十年翻一番。各国工业界石油供应不上，另一方面
随着核技术发展，核电显示出优越的经济性，所以美、 苏、日、西欧制定了庞大的核电规划。
1981－2000年，滞缓发展阶段 ①、1973和1979年世界上发生了两次石油危机，石油价格 暴涨，促使各国经济发展速度迅速减缓，对能源的需求大
大降低，所以第一次石油危机刺激了核电发展，但后两次
世界核电发展的几个阶段 1946－1965年，实验示范阶段 美国继1955年建成世界第一艘核潜艇后，于1957年、1960
年先后建成了60Mw和200Mw核电厂。与此同时，前苏联
也与1954、1964年分别建成了5Mw核电厂、265Mw核电 厂。
1966－1980年，高速发展阶段 20世纪五、六十年代，世界石油供应充足、油价低廉， 促进资本主义国家经济飞速发展，一次能源和电力消耗
因为核电站反应堆堆芯燃料易裂变材料235U的含量只 有3%而原子弹中235U含量为93%。由量变到质变，含量低
时链式反应为可控，含量高时不可控。
发展核电不会造成核武器扩散
今日的世界存在着巨大的贫富差异。占世界80％的发展中国家的人均电力消费量仅约为发达国 家的1/10，他们为了发展经济和提高人民生活水平，今后必然大力提高能源和电力的消费量，而导 致全球消费量的大幅上升。 据世界能源理事会（WEC）估计，到2020年全世界能源消费将比现在增 加50％～75％到2050年增加250％。这当然不能像现在这样90％依靠化石燃料。环境污染特别是CO2 排放引起全球气候变暖的威胁，不容许这样做。目前能大规模使用的清洁能源只有核能。人类排放的乏金属燃料重
核工业生产主要环节
矿石－0.1％左右含量天然铀99.28％238U+0.72%235U 铀加工－天然UO2
氟化－天然UF6
同位素分离－富集铀UF6（238U含量达到3％～93％） （扩散法、离心机法） 还原 富集UF6+2H2O 富集铀UO2 ＋4HF
水电，积极发展核电，加强电网建设，扩大西电东送规模。
并且提出核电厂建设的国产化是顺利发展我国核电的关键。
积极发展核电的涵义 到2020年，我国核电发展量达4000万千瓦， 占全国发电总量由现在的1.2％提高到4％。同 时还要在建1700万千瓦。目前我国已有和正在 准备建设的核电站有21台机组（已运行9台， 正在建设12台）。
● 秦山二期二期 2×60万千瓦 ● 阳江 ● 大连 ● 三门 2×90万千瓦 2×100万千瓦 2×90万千瓦
二、核裂变能的开发和利用
二十世纪的伟大科技成果之一, 是人们打开了核能利用的 大门。 1905年,爱因斯坦在他的著名的相对论中列出了质量和能 量相互转换的关系:
E mc
2
式中 E 为能量，单位为erg，m 为质量，
核能与有机燃料相比，具有无法取代的优点
一个人每年从食品、水、空气、宇宙射线、地壳、
住宅建筑以及看电视、带夜光表、吸烟、x光检查等
天然辐射源和人工辐射源获得的个人辐照剂量当量总
共约为2.3mSv左右，而核电站厂区内每年提供的个人
辐照剂量当量只有0.01～0.05mSv，距离厂区1.5公里
处只有0.007mSv，距离10公里处则只有0.001mSv。
单位为 g ，c 为光速，单位为 cm/s . 这 一公式表明，少量的质量可以转换为十 分巨大的能量，揭示了核能来源的物理 规律．
1938 年，德国物理化学家哈恩和施特拉斯曼发现了铀
－235 的裂变现象，即：
235
核裂变链式反应图
U n A B 2.5n Q
m( 235U ) m( A) m( B) 2.5m(n) m
1.4 6.5 11.7 10.8
进入21世纪以来，由于能源的消耗量越来越大以及一
次能量的供量越来越少。世界对环保的要求越来越高，
核电技术越来越成熟。核电经济成本降低，促进各国又 开始重视发展核电，除中国、印度等发展中国家重视核 电外，美国、西欧等发达国家也开始启动新一轮核电计 划。
中共中央最近通过的十一五国家发展计划中提出：以大 型高效机组为重点优化发展煤电，在保护生态基础上有序开发
三 . 能 量 的 产 生 原 理
根据235U链式衰变原理要能稳定地产生能量，必须有 稳定的中子数目与235U核发生裂变反应。
Q vE f
为实现能量持续稳定地产生
235
U n A B 2.5n Q
新一代中子数 K 1 上一代中子数
K称为中子倍增率数 K=1称为反应堆临界条 件 K＜1称为反应堆次临界 条件 K＞1称为反应堆超临界 条件
全世界 25.0 ％
40.0 ％
24.7 ％
中国
63.8 ％
30.1 ％
3.0％ 2.5％ 0.6％ —
核能与有机燃料相比，具有无法取代的优点
1、核能是地球上储量最丰富的能源，又是能量高度浓集的 能源。
一吨金属铀裂变产生的能量相当于240万吨标准煤。有资
料表明，按照地球上有机燃料的储量和人类年能耗的情况估
4、核电是经济的能源。
发电厂每度电的成本是由建造折旧费、燃料费和
运行费三部分组成，从国外一些国家的资料可以看
出，核电的发电成本一般要比煤电低15—30%。
四国核电、煤电、气电贴现成本
5、以核电代替煤电，有利于资源的合理运用。
煤和石油是重要的工业原料，能以它们为原料制造多种 产品，由于它们在地球上储量有限，作为燃料消耗是十分不 划算的。
通过精心设计，使由于裂变而增加的中子数等于被吸收和 泄漏的总和，达到实现能产生裂变的中子数不变。
如何能实现中子倍增率系数等于1
设某代中子数为 n个产生的新一代中 图 子数为3n个，其中n 个被吸收，有n个泄
漏 剩下n个与235U裂
变。
六因子公式
K pf PL PD
核电站不会像原子弹那样产生爆炸
故对核电产生了深远的不利影响。
世界核电容量增长情况 年份 核电当年装机容 电力当前装机 量/Gw 容量/Gw － 1.2 137 543 核电容量占 电力容量份 额％ 0 0.2
1950 1960
1970 1980 1990 2000
16.5 135.0 325.9 351.3
1150 2080 2795 3245
核能与有机燃料相比，具有无法取代的优点
3、核电是安全的能源。
核电站有四层保护。 第一层是燃料芯块。每块高10mm，直径 6mm（或5mm）， 芯块里面是很小颗粒燃料烧结起来的。
第二层是把芯块装在不锈钢做的空心棒内。
第三层是把所有的燃料棒装在一个直径为3 米的不锈钢压力壳内，盖上盖子。 第四层是安全壳，它由一米厚的钢筋混凝 土建成。
于1951年使用生产（钚）的反应堆余热发电，1954 年前苏联建成世界第一座核电站，之后英国、法国 相继建成生产军用钚和发电两用的气冷堆核电站， 至70年代中期全世界进入了发展核电站的高潮，法
国、日本、韩国等坚持以发展核电为主的方针。迄
今，全世界已经、建成核电站500余座，核发电量占 发总电量的17%，其中法国占76%，是世界之最。
石油危机却使核电深受挫伤。
②、对核电经济性过分乐观，以及核电技术还不够成熟。 电力公司对复杂项目的管理缺乏经验、供货延误、劳资纠
纷、公众接受程度等影响。
③、1979年3月美国三里岛（Three Mile Island-2）核电厂事 故。1986年4月前苏联切尔诺贝利（Chernobyl-4）核电厂事
世界各国核电站
比利时都尔（Doel） 核电站距安特卫普 （ Antwerr） 市 只 有15公里，河对岸 为居民区。
日本美滨（Mihama）核电站离京都约50公里，人们在核电站附 近的海滩游泳。
法国布热（Burey）核电站离法国第二大城市里昂35公里厂区外 面就是居民区。
在法国圣洛亨 核电站附近的 罗瓦河上学生 们在赛船
一次能源储量越来越少
根据评估，按目前的能源消耗速度，可采油、气储量
只能延续70－80年，煤炭可用200年，而且全世界石油的
地理分布很不均匀，许多国家缺少这种资源，应该尽量节 约石油供无可替代的运输燃料和有机化工原料等之用。
全世界和我国目前的能源结构（2000年统计数据） 煤 石油 燃起 水电 可再生能源 （太阳能、 风能等） 2.6％ 7.6％ 0.1％ 核电
国际社会当然千方百计地防止核战争，尽早实现彻底销毁核武器。核能的和平利用与核武器并 无必然的联系。从历史上看，美、苏、英、法、中各国均先于核电。就是最近印、巴两国核试验装 置的装料也于核电无直接联系，印度所用的装料武器级钚取自两座不接受IAEA防扩散保障的重水研 究试验堆CIRUS和DHRUVA。巴基斯坦所用的装料是高富集铀而不是钚。世界上还没有一个单纯利 用核电厂产出的钚制造核武器的例子。
我国早在1955年，党中央就提出“用原子能发电是动力发展的 新纪元，在有条件时，应用原子能发电，组成综合动力系统”。
1974年，周总 理批准了30万千瓦 压水堆核电站方案， 1985年3月20日正 式开工建设。1991 年12月15日并网发 电，结束了我国大 陆无核电的历史。
秦山核电站
1993年和1994年，从法国进口的广东大亚湾两台90千 瓦的核电机组也相继并网发电。
美国投放在日本广岛的原子弹爆炸情况
我国通过自力更生，大力协同，于1964年10月16日成功地爆炸了我 国第一颗原子弹，打破了西方大国的核垄断和核讹诈。
经过两年零八个月，于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，从此使 我国进入了世界核大国行列，大大增强了我国防力量，提高了国际地位。
核能的和平利用始于上世纪50年代初期。美国
量每十年翻一番。各国工业界石油供应不上，另一方面
随着核技术发展，核电显示出优越的经济性，所以美、 苏、日、西欧制定了庞大的核电规划。
1981－2000年，滞缓发展阶段 ①、1973和1979年世界上发生了两次石油危机，石油价格 暴涨，促使各国经济发展速度迅速减缓，对能源的需求大
大降低，所以第一次石油危机刺激了核电发展，但后两次
世界核电发展的几个阶段 1946－1965年，实验示范阶段 美国继1955年建成世界第一艘核潜艇后，于1957年、1960
年先后建成了60Mw和200Mw核电厂。与此同时，前苏联
也与1954、1964年分别建成了5Mw核电厂、265Mw核电 厂。
1966－1980年，高速发展阶段 20世纪五、六十年代，世界石油供应充足、油价低廉， 促进资本主义国家经济飞速发展，一次能源和电力消耗
因为核电站反应堆堆芯燃料易裂变材料235U的含量只 有3%而原子弹中235U含量为93%。由量变到质变，含量低
时链式反应为可控，含量高时不可控。
发展核电不会造成核武器扩散
今日的世界存在着巨大的贫富差异。占世界80％的发展中国家的人均电力消费量仅约为发达国 家的1/10，他们为了发展经济和提高人民生活水平，今后必然大力提高能源和电力的消费量，而导 致全球消费量的大幅上升。 据世界能源理事会（WEC）估计，到2020年全世界能源消费将比现在增 加50％～75％到2050年增加250％。这当然不能像现在这样90％依靠化石燃料。环境污染特别是CO2 排放引起全球气候变暖的威胁，不容许这样做。目前能大规模使用的清洁能源只有核能。人类排放的乏金属燃料重