新能源發(fā)電技術(shù) 課件全套 于立軍 第1-8章 緒論、核能利用-燃料電池技術(shù)

新能源發(fā)電技術(shù)

教學(xué)課件新能源發(fā)電技術(shù)1.1能源問題2019年2月任課老師：視頻文件微信公眾號：走進能源我們所面臨的挑戰(zhàn)：總量控制

使我國所消耗的能源總量，尤其是煤炭、石油等化石能源總量最小化。研究表明，強化節(jié)能，可將年能耗E總控制到：年代202020302050E總（億tce）<48～60～80注：我國2018年能源消費總量已經(jīng)超過45億噸標準煤我們所面臨的挑戰(zhàn)：環(huán)境問題目錄Contents1.1.1能源分類1.1.2能源發(fā)展過程1.1.3能源結(jié)構(gòu)1.1.4能源利用效率1.1.5新能源滲透率目錄Contents1.1.1能源分類1.1.2能源發(fā)展過程1.1.3能源結(jié)構(gòu)1.1.4能源利用效率1.1.5新能源滲透率1.1.1能源分類能源0102030405煤炭石油。。。天然氣

生物質(zhì)能為了更好的區(qū)分這些能源，采用不同的方法來區(qū)分1.1.1能源分類能源是能量物質(zhì)或能量資源的統(tǒng)稱，它是自然界中可為人類提供某種能量的各類能量物質(zhì)，或者可以做功的各種能量資源。煤炭風(fēng)能核能1.1.1能源分類形成與來源開發(fā)與利用狀況燃燒能力能源是否可再生商品價值1.1.1能源分類——形成和來源二次能源比一次能源具有更高的終端利用效率，使用時更方便、更清潔柴草煤炭風(fēng)力蒸汽焦炭氫能一次能源二次能源1.1.1能源分類——開發(fā)及利用狀況常規(guī)能源新能源常規(guī)能源與新能源的劃分并無嚴格界限，會隨著時間推移或地區(qū)不同發(fā)生一定的變化。石油煤炭天然氣石油煤炭天然氣核能風(fēng)能太陽能核能風(fēng)能太陽能常規(guī)能源新能源1.1.1能源分類——能源是否可再生能源可再生能源不可再生能源潮汐能風(fēng)能太陽能核燃料煤炭礦物燃料商品能源:能夠進入能源市場作為商品銷售的能源，例如煤炭、石油、天然氣和電能等非商品能源:薪柴和農(nóng)作物殘余等1.1.1能源分類——其他分類方式商品能源和非商品能源燃料能源和非燃料能源燃料能源:可用于直接燃燒發(fā)出能量的物質(zhì)，例如煤、油、氣、柴草等。非燃料能源:不可用于直接燃燒的能源，例如水能、風(fēng)能、電能等一次能源常規(guī)能源商品能源煤炭、石油二次能源常規(guī)能源商品能源電力、汽油一次能源可再生能源非商品能源太陽能、風(fēng)能？目錄Contents1.1.1能源分類1.1.2能源發(fā)展過程1.1.3能源結(jié)構(gòu)1.1.4能源利用效率 1.1.5新能源滲透率1.1.2能源發(fā)展過程遠古時代，早期人類掌握了火的利用技術(shù)18世紀，第一次工業(yè)革命，蒸汽機的發(fā)明，第二次工業(yè)革命，內(nèi)燃機的發(fā)明，電力的廣泛使用柴薪時期煤炭時期石油時期人類利用能源大致經(jīng)歷了以柴薪、煤炭、石油作為主要能源的三個階段1.1.2能源發(fā)展過程隨著科學(xué)技術(shù)的進步，各類新能源開始投入運用，也許在不久的將來，新能源會逐漸取代傳統(tǒng)化石能源1.1.2能源發(fā)展過程——常規(guī)能源煤炭天然氣石油隨著能源需求量的增加，人們不斷尋找熱值更高的能源最早：漢代使用煤炭取暖蒸汽機的出現(xiàn)，使人類對工業(yè)能源的需求劇增，煤炭取代柴薪作為人類的第一大能源最早：公元前10世紀應(yīng)用于建筑方面內(nèi)燃機的發(fā)明，增強了人類對石油的需求人類開始大規(guī)模地開采石油最早：公元前3世紀到1世紀作為燃料大規(guī)模應(yīng)用：第二次工業(yè)革命1.1.2能源發(fā)展過程——新能源風(fēng)能太陽能水能核能02010304太陽能利用太陽能提供能量核能核裂變產(chǎn)生大量的熱能水能利用水的動能與勢能風(fēng)能利用風(fēng)的動能轉(zhuǎn)為電能太陽能1.1.2能源發(fā)展過程——新能源0102太陽能光伏發(fā)電技術(shù)：利用光生伏特效應(yīng)直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)太陽能光熱發(fā)電技術(shù)：將太陽輻射經(jīng)過熱能再轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)風(fēng)能幾百年前，人類就發(fā)明了風(fēng)車應(yīng)用風(fēng)能目前為止，人類已經(jīng)廣泛應(yīng)用了現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)1.1.2能源發(fā)展過程——新能源風(fēng)能的清潔性、可再生性以及大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)的成熟，使得風(fēng)能成為新能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具開發(fā)條件和最有發(fā)展前景的清潔能源。水能2000多年前就已經(jīng)在農(nóng)業(yè)上使用水車現(xiàn)在人類對水能的利用主要集中在水電站上1.1.2能源發(fā)展過程——新能源由于我國地勢西高東低跨輻巨大，因此在我國水能應(yīng)用潛力較大

核能核能是原子核發(fā)生裂變或聚變時，所釋放出的能量1.1.2能源發(fā)展過程——新能源現(xiàn)核能發(fā)電主要為核裂變發(fā)電核電產(chǎn)能大，發(fā)電潛力極大核裂變鏈式反應(yīng)核燃料具有強烈的放射性，一旦泄露會造成嚴重的環(huán)境破壞2011年3月，受日本地震影響，日本福島核電站發(fā)生核泄漏事故常規(guī)與新能源發(fā)電環(huán)節(jié)對比注意：概念相對性，如核能在中國屬新能源，在發(fā)達國家已入常規(guī)之列。CENTRALPLANT常規(guī)發(fā)電方式CENTRALPLANTWINDFUELCELLMICRO-TURBINEGENERATORSOLAR未來方式目錄Contents1.1.1能源分類1.1.2能源發(fā)展過程1.1.3能源結(jié)構(gòu)1.1.4能源利用效率1.1.5新能源滲透率2016能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)：1.1.3能源結(jié)構(gòu)-能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)能源種類產(chǎn)量增長量探明儲量石油40萬桶／日較去年增長150億桶（總儲量50年）天然氣210億立方米186.6萬億立方米（50年）煤炭-6.2%滿足153年現(xiàn)如今的能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)仍舊以化石能源為主體，但是可再生能源和核能的增速不可忽視，可以預(yù)測到在未來隨著化石能源全球儲量的降低，可再生能源以及核能等新能源利用方式將會具有更加重要的戰(zhàn)略地位。2016世界能源消費結(jié)構(gòu)：1.1.3能源結(jié)構(gòu)-能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)煤、石油、天然氣仍占有主導(dǎo)地位，而包括太陽能、風(fēng)能等在內(nèi)的新能源增長勢頭迅猛，預(yù)示著新能源將會在消費結(jié)構(gòu)中承擔(dān)越來越重要的角色能源增長量增長百分比石油160萬/桶1.6%天然氣630億立方米1.5%煤炭--1.7%可再生（不含水能）-14.1%2016世界能源消費結(jié)構(gòu)圖2016中國能源消費結(jié)構(gòu)：1.1.3能源結(jié)構(gòu)-能源消費結(jié)構(gòu)現(xiàn)階段我國仍舊以煤炭作為主要的能源來源。在可再生能源生產(chǎn)方面，中國超過美國，成為全球最大的可再生能源生產(chǎn)國。2016中國能源消費結(jié)構(gòu)圖

能源彈性系數(shù)是研究能源消費（生產(chǎn)）量與宏觀經(jīng)濟發(fā)展指標（一般采用國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP）之間關(guān)系的數(shù)值?；径x為能源消費（生產(chǎn)）增長率與經(jīng)濟增長率之比。

式中，e為能源消費（生產(chǎn)）彈性系數(shù)；α為能源消費（生產(chǎn)）增長率；β為國內(nèi)生產(chǎn)總值增長率；ΔE為計算期間的能源消費（生產(chǎn)）增量；E0為計算起始年的能源消費（生產(chǎn)）量；ΔG為計算期間的國內(nèi)生產(chǎn)總值增量；G0為計算起始年的國內(nèi)生產(chǎn)總值。1.1.3能源結(jié)構(gòu)-能源彈性系數(shù)

1.1.3能源結(jié)構(gòu)-能源彈性系數(shù)年份能源生產(chǎn)彈性系數(shù)能源消費彈性系數(shù)20070.560.6120080.520.3020090.330.5120100.860.6920110.960.7720120.400.4920130.280.4720140.120.2920150.000.142016-0.590.21

中國2007-2016年能源彈性系數(shù)表能源生產(chǎn)彈性系數(shù)實質(zhì)上是國民經(jīng)濟變化對同期能源生產(chǎn)量變化的影響能源消費彈性系數(shù)實質(zhì)上是國民經(jīng)濟變化對同期能源消費量變化的影響1.1.3能源結(jié)構(gòu)-結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是提高能源質(zhì)量和確保經(jīng)濟增長的重要措施1322016年2020年2030年=43.6億噸<50億噸<60億噸非化石能源天然氣2030年能源消費結(jié)構(gòu)2030年我國能源發(fā)展消費架構(gòu)目標為：非化石能源消費比重提高到20%左右，天然氣消費比重力爭達到15%，新增能源需求主要依靠清潔能源滿足。目錄Contents1.1.1能源分類1.1.2能源發(fā)展過程1.1.3能源結(jié)構(gòu)1.1.4能源利用效率1.1.5新能源滲透率1.1.4能源利用效率物理學(xué)評價指標經(jīng)濟學(xué)評價指標能源效率:減少提供同等能源服務(wù)的能源投入在使用能源（開采、加工、轉(zhuǎn)換、貯運和終端利用）的活動中所得到的起作用的能源量與實際消耗的能源量之比。單要素能源效率:只把能源要素與產(chǎn)出進行比較而不考慮其他生產(chǎn)要素全要素能源效率:考慮各種投入要素相互作用的能源效率。1.1.4能源利用效率-影響因素分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消費結(jié)構(gòu)能源利用效率的影響因素有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)、技術(shù)進步、能源價格、市場化水平以及對外開放水平等產(chǎn)業(yè)能源的消耗量不同產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展程度不同第三產(chǎn)業(yè)比重越大，能源利用效率越高各能源的利用效率不同優(yōu)質(zhì)能源（石油、天然氣）使用比率的上升會提高能源利用效率1.1.4能源利用效率-影響因素分析技術(shù)進步能源價格能源技術(shù)進步,如能源開采技術(shù)的進步非能源技術(shù)進步，表現(xiàn)在生產(chǎn)設(shè)備和運輸設(shè)備改進、勞動者勞動能力提高等方面能源價格上漲將導(dǎo)致企業(yè)使用能源的成本上升，為了降低成本，生產(chǎn)者將盡可能提高能源效率市場化水平:市場機制作用下，企業(yè)會更加關(guān)注生產(chǎn)效率和技術(shù)創(chuàng)新，從而提高企業(yè)內(nèi)部的能源利用效率對外開放:技術(shù)轉(zhuǎn)讓、管理技能和國際營銷技能等方面發(fā)揮正向促進作用目錄Contents1.1.1能源分類1.1.2能源發(fā)展過程1.1.3能源結(jié)構(gòu)1.1.4能源利用效率1.1.5新能源滲透率1.1.5新能源滲透率新能源滲透率:各種新能源占全部能源用量的比重對社會發(fā)展的意義新能源普遍綠色環(huán)保，提高新能源滲透率有利于構(gòu)建節(jié)能減排的資源節(jié)約型社會對能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化促進人類社會構(gòu)建新的能源體系，擺脫傳統(tǒng)化石能源的束縛對經(jīng)濟增長的意義提高新能源的滲透率可以提高能源利用效率，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)GDP快速可持續(xù)速增長1.1.5新能源滲透率提高對新能源滲透率的主要措施技術(shù)方面：發(fā)展先進的多能源耦合或獨立的新能源分布式發(fā)電技術(shù)，使新能源在能源結(jié)構(gòu)中占有支配地位。政策方面：政府應(yīng)提出相應(yīng)的政策支持，宣傳新能源的優(yōu)點，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，為發(fā)展新能源提供有利的客觀條件。①請簡述新能源與可再生能源的主要區(qū)別？②

什么是能源彈性系數(shù)，請給出其數(shù)學(xué)表達式？③什么是二次能源，二次能源與一次能源相比有哪些優(yōu)點？思考題與習(xí)題謝謝！1.2環(huán)境問題目錄Contents1.2.1能源環(huán)境問題1.2.2能源環(huán)境污染成因1.2.3能源環(huán)境污染實例1.2.4改善能源環(huán)境的主要途徑目錄Contents1.2.1能源環(huán)境問題1.2.2能源環(huán)境污染成因1.2.3能源環(huán)境污染實例1.2.4改善能源環(huán)境的主要途徑1.2.1能源環(huán)境問題PM2.5土壤污染氣候變暖水污染石油泄漏1.2.1能源環(huán)境問題隨著人們生活水平的不斷提高，環(huán)境狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，從而引發(fā)各類環(huán)境問題。能源環(huán)境污染大體上可分為大氣污染、水污染以及土壤污染。主要影響:一是對自然生態(tài)系統(tǒng)的危害，二是對人類社會的危害。目錄Contents1.2.1能源環(huán)境問題1.2.2能源環(huán)境污染成因1.2.3能源環(huán)境污染實例1.2.4改善能源環(huán)境的主要途徑能源環(huán)境污染主要分三大類大氣污染水污染土壤污染其中：大部分能源環(huán)境污染是由于能源的浪費或者不合理使用引起的。1.2.2能源環(huán)境污染的成因1.2.2能源環(huán)境污染的成因大氣污染的成因主要以下三類:工業(yè)能源環(huán)境污染交通運輸能源環(huán)境污染日常生活能源環(huán)境污染大氣污染的成因1.2.2能源環(huán)境污染的成因工業(yè)能源環(huán)境污染化石能源的使用：大量的SO2、NO2和CO2被排放到大氣中，進而造成大氣污染工廠排放火電廠排放1.2.2能源環(huán)境污染的成因交通運輸能源環(huán)境污染交通工具（汽車、火車、飛機、輪船等）產(chǎn)生的廢氣污染物（CO、NOx和PM2.5等）汽車尾氣交通污染1.2.2能源環(huán)境污染的成因日常生活能源環(huán)境污染主要來源：生活爐灶與采暖鍋爐；爐灶和鍋爐時消耗大量煤炭，并釋放大量煙塵、SO2、CO等有害物質(zhì)。北方地區(qū)，冬季采暖用的燃煤的燃燒，會改變其周圍的空氣質(zhì)量，污染大氣生活爐灶采暖鍋爐1.2.2能源環(huán)境污染的成因水污染的成因由于水污染成因較多，單純由能源浪費和不合理利用造成的水污染大致可以分為兩類：酸雨造成的水污染石油造成的水污染1.2.2能源環(huán)境污染的成因酸雨造成的水污染燃煤產(chǎn)生的SO2等酸性氣體排入大氣中，造成局部地區(qū)SO-2含量過高，與云層中的水蒸氣反應(yīng)生成亞硫酸，進而繼續(xù)與其它污染物發(fā)生催化反應(yīng)生成硫酸，最后以酸雨的形式降下。1.2.2能源環(huán)境污染的成因石油造成的水污染石油泄漏污染地下水，直接危及人類的健康，導(dǎo)致各種疾病的患病率上升海上石油泄漏污染會造成大面積的海洋生物死亡，破壞生態(tài)平衡1.2.2能源環(huán)境污染的成因土壤污染的成因酸雨造成的土壤污染酸雨的一部分降入土壤，造成了土壤酸化，導(dǎo)致土壤污染石油造成的土壤污染在開采、存儲、使用的過程中，石油中的重金屬等污染物進入土壤導(dǎo)致土壤的質(zhì)量下降，無法發(fā)揮其正常作用目錄Contents1.2.1能源環(huán)境問題1.2.2能源環(huán)境污染成因1.2.3能源環(huán)境污染實例1.2.4改善能源環(huán)境的主要途徑1.2.3能源環(huán)境污染實例大氣污染霧霾天氣1952年倫敦?zé)熿F酸雨事件水污染北美死湖酸雨事件海洋石油污染事件土壤污染油田采油污染重金屬污染霧霾天氣

2015年11月8日，中國某省出現(xiàn)了史上最嚴重的霧霾天氣，這次霧霾天氣的特點是持續(xù)時間長、污染面積大、污染程度深。全省14個城市中有11個處于重度污染以上。當(dāng)?shù)豍M2.5濃度一度超過1000μg/m3，局部地區(qū)高達1400μg/m31952年倫敦?zé)熿F酸雨事件

1952年12月倫敦發(fā)生煙霧酸雨，死亡人數(shù)高達4000。酸雨pH值低至1.4-1.9，而正常雨水的pH值僅為5.6左右北美死湖酸雨事件20世紀70年代起，在美國東北部及加拿大東南部的湖泊水質(zhì)發(fā)生酸化，污染程度高的湖泊pH值已低到1.4，污染程度較低的pH值也有3.5，而正常湖泊的pH值在6～7之間。1930年當(dāng)?shù)刂挥?%的湖泊沒有魚，但是在1975年，就有50%的湖泊沒有魚，其中有200個湖泊已經(jīng)成為死湖海洋石油污染事件

2010年4月20日，英國BP石油公司在美國墨西哥灣租用的鉆井平臺發(fā)生爆炸，導(dǎo)致大量石油泄漏1967年3月，油輪“托利卡尼翁”號在英吉利海峽觸礁失事，油輪失事造成了嚴重的海洋石油污染。近140千米的海岸受到了嚴重的石油污染。受石油污染的海域有25000多只海鳥死亡油田采油污染延長油田西區(qū)采油廠發(fā)生油污泄漏，污染河流，污染地域地跨陜西省和甘肅省，對人類和環(huán)境造成嚴重危害重金屬污染重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染日本水俁病事件目錄Contents1.2.1能源環(huán)境問題1.2.2能源環(huán)境污染成因1.2.3能源環(huán)境污染實例1.2.4改善能源環(huán)境的主要途徑1.2.4改善能源環(huán)境污染的主要途徑預(yù)防方面采取洗煤、脫硫脫硝等技術(shù)，降低污染物排放實行汽車尾氣排放標準（法律手段）汽車尾氣處理1.2.4改善能源環(huán)境污染的主要途徑治理方面土壤修復(fù)技術(shù)、水污染治理循環(huán)經(jīng)濟、環(huán)評制度新能源技術(shù)風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能、水能等各類新能源在使用過程中幾乎不產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)太陽能風(fēng)能

海洋能水能

地?zé)崮苌镔|(zhì)能新能源①常見的能源環(huán)境污染分為哪幾種？②請簡述改善能源環(huán)境污染的主要途徑。思考題與習(xí)題謝謝！1.3溫室氣體的排放和核算目錄Contents1.3.1溫室效應(yīng)1.3.2二氧化碳1.3.3甲烷1.3.4碳核算1.3.5總結(jié)目錄Contents1.3.1溫室效應(yīng)1.3.2二氧化碳1.3.3甲烷1.3.4碳核算1.3.5總結(jié)1.3.1溫室效應(yīng)地球的熱平衡太陽通過輻射把能量傳遞給地球，一部分被反射回宇宙中，另一部分則被地面所吸收。地面增溫后通過長波輻射，將能量返還給宇宙，這是地球本身的熱平衡溫室效應(yīng)概念1.3.1溫室效應(yīng)由于大氣中某些物質(zhì)的增加，導(dǎo)致熱量無法向外層空間發(fā)散，地球表面的溫度則會逐漸升高。由于這種情況類似于溫室大棚的保溫效果，故稱之為溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)概念能夠產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體則被稱為溫室氣體。溫室氣體1.3.1溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)概念溫室效應(yīng)中幫助加熱溫室的輻射過程使地球表面平均溫度由-18℃上升到當(dāng)今自然生態(tài)系統(tǒng)和人類已經(jīng)適應(yīng)的平均15℃的舒適溫度利導(dǎo)致在海洋變暖、冰凍圈退縮、海平面上升和極端天氣氣候事件等諸多方面給生態(tài)環(huán)境和人類活動帶來負面影響，使人們對溫室效應(yīng)產(chǎn)生了恐懼心理弊1.3.1溫室效應(yīng)溫室氣體種類及其特性1997年12月制定的《京都議定書》中有6種：

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）溫室氣體的作用強度全球變暖潛能值（GWP）：相對值，可度量各種溫室氣體對全球變暖的影響表示一定質(zhì)量的某種溫室氣體所捕獲得到的熱量相對于同樣質(zhì)量的CO2

所捕獲的熱量之比。GWP是在一定時間間隔內(nèi)計算得到的，以二氧化碳為基準，將1kg二氧化碳使地球變暖能力作為1，其它物質(zhì)均以其相對數(shù)值來表示。1.3.1溫室效應(yīng)溫室氣體種類及其特性溫室氣體大氣預(yù)留時間/年全球變暖潛力(100年)CO250～2001CH412±321N2O120310CF4500006500C2F6100009200SF6320023900GWP值的計算含有一些不確定因素，計算某溫室氣體通常需要了解該氣體在大氣層中的演變情況以及它在大氣層的余量所產(chǎn)生的輻射影響。因此，溫室氣體的GWP并不是一個精確值1.3.1溫室效應(yīng)溫室氣體的影響氣候轉(zhuǎn)變，全球變暖溫室氣體的濃度上升會減少紅外線輻射到太空中，由于地球生態(tài)環(huán)境存在的正反饋和負反饋機制，會使地球的氣候發(fā)生轉(zhuǎn)變。1.3.1溫室效應(yīng)溫室氣體的影響對海洋的影響海平面上升海洋酸化對生態(tài)系統(tǒng)的影響生物數(shù)量和地理分布變化生物物種滅絕1.3.1溫室效應(yīng)溫室氣體的影響對人類生活的影響海平面的顯著上升會對沿海地區(qū)人類生命財產(chǎn)和社會經(jīng)濟發(fā)展造成嚴重的危害熱浪襲擊頻繁或嚴重程度增加，病菌、病毒、寄生蟲更加活躍。目錄Contents1.3.1溫室效應(yīng)1.3.2二氧化碳1.3.3甲烷1.3.4碳核算1.3.5總結(jié)1.3.2二氧化碳在1800年時，空氣中二氧化碳的濃度僅為283ppmv1994年時，增加到358ppmv2004年時，增加到377ppmv2015年全年二氧化碳濃度已經(jīng)突破400ppmv現(xiàn)狀化石燃料的燃燒人類對于自然資源的耗竭式利用成因1.3.2二氧化碳二氧化碳的主要來源化石燃料的燃燒現(xiàn)階段在新能源技術(shù)還不成熟的情況下，化石燃料依然是人們的主要能量來源，每年通過化石燃料的燃燒會產(chǎn)生巨額的二氧化碳。1.3.2二氧化碳二氧化碳的主要來源對自然資源的耗竭式利用植被和土壤中有著巨大的碳儲量，人們砍伐樹木破壞植被，將會讓本來被固定住的碳又以二氧化碳的形式回到大氣中植物本身有吸收二氧化碳的功能，自然植被的破壞會大大減少空氣中二氧化碳的吸收1.3.2

二氧化碳減排措施提高能源利用效率尋找清潔的新能源作為代替二氧化碳的捕集與封存

目錄Contents1.3.1溫室效應(yīng)1.3.2二氧化碳1.3.3甲烷1.3.4碳核算1.3.5總結(jié)1.3.3甲烷在大氣中的含量遠不及二氧化碳，總的溫室效應(yīng)也不及二氧化碳，但其GWP（100年）是二氧化碳的21倍，增長趨勢也遠超過二氧化碳。甲烷的含量從1750年的0.7ppmv，猛增至2015年的1.8ppmv，翻了兩倍多，而同期二氧化碳含量的增長只有40%左右現(xiàn)狀化石燃料開采中的泄漏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物品的掩埋主要來源1.3.3甲烷甲烷的主要來源化石燃料開采中的泄漏不論是對于煤礦的開采中煤層氣的泄漏，還是對于石油開采中的甲烷滲漏，都是大氣中甲烷的重要來源。1.3.3甲烷甲烷的主要來源農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中動物反芻、糞便處理以及稻田種植中均會產(chǎn)生大量的甲烷。1.3.3甲烷甲烷的主要來源廢棄物品的掩埋廢棄物品填埋雖然可以避免燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，但是其中的厭氧分解則會產(chǎn)生大量的甲烷。1.3.3

甲烷減排措施針對農(nóng)業(yè)方向的措施改進飼料的成分來減少動物反芻建立沼氣池和發(fā)酵池利用甲烷通過水分管理和肥料管理來減少甲烷的產(chǎn)生1.3.3

甲烷減排措施針對甲烷的逃逸將甲烷注回地下或者點燃火炬，能大幅度的減少甲烷的泄漏1.3.3

甲烷減排措施針對廢棄物的措施通過在廢棄物周圍鋪設(shè)防滲層，進行氣體和瀝出液的捕獲，進行重復(fù)利用目錄Contents1.3.1溫室效應(yīng)1.3.2二氧化碳1.3.3甲烷1.3.4碳核算1.3.5總結(jié)1.3.4

碳核算碳核算方法排放因子法質(zhì)量平衡法實測法碳核算方法可參考核算結(jié)果的數(shù)據(jù)準確度要求、可獲得的計算用數(shù)據(jù)情況、排放源的可識別程度等因素進行選取規(guī)定二氧化碳當(dāng)量（CO2e）為度量溫室效應(yīng)的基本單位實測法排放因子法質(zhì)量平衡法1.3.4

碳核算排放因子法依照碳排放清單列表，每一種排放源的活動數(shù)據(jù)（ActivityData)與排放因子（EmissionFactor）的乘積作為該排放項目的碳排放量估算值EGHG為溫室氣體排放量（如CO2、CH4等），單位為tCO2eAD為溫室氣體活動數(shù)據(jù)（單個排放源與碳排放直接相關(guān)的具體使用和投入數(shù)量），單位根據(jù)具體排放源確定EF為排放因子（單位某排放源使用量所釋放的溫室氣體數(shù)量），單位與活動數(shù)據(jù)的單位相匹配GWP為全球變暖潛能，數(shù)值可參考IPCC提供的數(shù)據(jù)1.3.4

碳核算排放因子法能源二氧化碳碳排放因子能源名稱二氧化碳排放因子原煤1.9003kg/kg焦炭2.8604kg/kg原油3.0202kg/kg燃料油3.1705kg/kg汽油2.9251kg/kg煤油3.0179kg/kg柴油3.0959kg/kg液化石油氣3.1013kJ/kg油田天然氣2.1622kg/m31.3.4

碳核算質(zhì)量平衡法根據(jù)質(zhì)量守恒定律，用輸入物料中的含碳量減去輸出物料中的含碳量進行平衡計算得到二氧化碳排放量EGHG為溫室氣體排放量（tCO2e）；MI為溫室氣體排放量（tCO2e）；

MO為輸出物料的量，單位根據(jù)具體排放源確定；CCI為輸入物料的含碳量，單位與輸入物料的量的單位相匹配；CCO為輸出物料的含碳量，單位與輸出物料的量的單位相匹配；

為碳質(zhì)量轉(zhuǎn)化為溫室氣體質(zhì)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)；GWP為全球變暖潛能，數(shù)值可參考IPCC提供的數(shù)據(jù)。1.3.4

碳核算實測法通過安裝檢測儀器、設(shè)備，并采用相關(guān)技術(shù)文件中要求的方法測量溫室氣體源排放到大氣中的溫室氣體排放量，進行匯總從而得到相關(guān)碳排放量優(yōu)點：該法中間環(huán)節(jié)少、結(jié)果準確缺點：數(shù)據(jù)獲取相對困難，投入較大1.3.4

碳核算碳核算方法比較類別優(yōu)點缺點適用對象應(yīng)用現(xiàn)狀排放因子法①簡單明確易于理解②有成熟的核算公式和活動數(shù)據(jù)、排放因子數(shù)據(jù)庫③有大量應(yīng)用實例參考對排放系統(tǒng)自身發(fā)生變化時的處理能力較質(zhì)量平衡法要差社會經(jīng)濟排放源變化較為穩(wěn)定，自然排放源不是很復(fù)雜或忽略其內(nèi)部復(fù)雜性的情況①應(yīng)用廣泛②結(jié)論權(quán)威質(zhì)量平衡法明確區(qū)分各類設(shè)施設(shè)備和自然排放源之間的差異需要納入考慮范圍的排放的中間過程較多，容易出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，數(shù)據(jù)獲取困難且不具權(quán)威性社會經(jīng)濟發(fā)展迅速、排放設(shè)備更換頻繁、自然排放源復(fù)雜的情況①剛剛興起②具體操作方法眾多③結(jié)論需討論實測法①中間環(huán)節(jié)少②結(jié)果準確數(shù)據(jù)獲取相對困難，投入較大受到樣品采集與處理流程中涉及到的樣品代表性、測定精度等因素的干擾小區(qū)域、簡單生產(chǎn)排鏈的碳排放源，或小區(qū)域、有能力獲取一手監(jiān)測數(shù)據(jù)的自然排放源①應(yīng)用歷史較長②應(yīng)用范圍窄1.3.4

碳核算企業(yè)的碳核算1.直接排放主要指企業(yè)直接燃燒的化石燃料以及生產(chǎn)中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)中所放出的二氧化碳在進行核算時可以先將各種燃料折算成標準煤當(dāng)量，然后根據(jù)每個國家的標準折算成碳排放。對于反應(yīng)中的碳排放可以通過化學(xué)反應(yīng)時進行碳排放的估算，然后對于非二氧化碳的溫室氣體通過國家標準進行折算成碳排放。1.3.4

碳核算企業(yè)的碳核算2.電力的間接排放指企業(yè)控制下購買的電力、蒸汽、制熱、制冷在其生產(chǎn)過程中的碳排放在輸送中的損耗也要計算在內(nèi)。通過對于使用冷熱電的總量的統(tǒng)計，再加上前一級企業(yè)生產(chǎn)這些冷熱電的碳排放即可以得到電力的間接排放。1.3.4

碳核算企業(yè)的碳核算3.其他間接排放主要指企業(yè)活動產(chǎn)生的排放，例如燃料的運輸、員工通勤、出差時產(chǎn)生的碳這一部分的統(tǒng)計和核算比較困難，因為包括的內(nèi)容非常廣泛1.3.4

碳核算其他的碳核算方法生產(chǎn)碳足跡法不考慮由于經(jīng)濟交往產(chǎn)生的碳轉(zhuǎn)移，只按照地理界線進行統(tǒng)計該區(qū)域生產(chǎn)帶來的碳排放，而不考慮產(chǎn)品在本區(qū)域消費或者是在其他區(qū)域消費，適用于分析該地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對于碳排放的影響排放消費碳足跡法不考慮消費產(chǎn)品在哪里制造，只考慮在本地區(qū)消費的產(chǎn)品的碳排放，該方法考慮了經(jīng)濟交往的碳排放，關(guān)注各個區(qū)域消費結(jié)構(gòu)不同帶來的碳排放差異，應(yīng)用更廣泛目錄Contents1.3.1溫室效應(yīng)1.3.2二氧化碳1.3.3甲烷1.3.4碳核算1.3.5總結(jié)1.3.5總結(jié)根本的解決方案國家層面要加強科研發(fā)展，盡快改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，尋找清潔的新能源作為替代，同時建立更加規(guī)范的碳核算體制，嚴格控制各類溫室氣體的排放強度。個人層面要了解溫室效應(yīng)的危害和基本原因，了解到個人也可以做到溫室氣體減排，從個人做起，從每一天做起，減少溫室氣體的排放。①什么是溫室效應(yīng)，通常所說的溫室氣體主要有哪幾種？②碳排放因子是什么？有哪些二氧化碳減排措施？思考題與習(xí)題謝謝！1.4新能源發(fā)電技術(shù)目錄Contents1.4.1問題歸納1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡述1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型1.4.4結(jié)論與展望目錄Contents1.4.1問題歸納1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡述1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型1.4.4結(jié)論與展望1.4.1

問題歸納問題化石能源消耗過快,造成資源短缺問題二氧化碳急劇增加，引發(fā)霧霾等極端天氣環(huán)境惡化，影響地球各物種的生存與健康我國能源人均占有量較少，能源問題突出通過新能源滿足未來能源增量是一個必然選擇人均資源占有量不及世界平均水平的一半人口數(shù)量和工業(yè)規(guī)模都是世界第一部分能源需要依賴進口，能源安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)能源需求量遠遠高于其他國家1.4.1

問題歸納我國能源形勢目錄Contents1.4.1問題歸納1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡介1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型1.4.4結(jié)論與展望1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡介213電能為社會發(fā)展提供動力源泉，也是保證人們?nèi)粘Ｉ钏降闹匾A(chǔ)電能是最主要的能源消費方式發(fā)電技術(shù)在各能源利用技術(shù)中占有重要地位利用新能源來提供和保障電力供應(yīng)成為解決問題的重要部分新能源發(fā)電技術(shù)定義及分類1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡介定義：新能源發(fā)電技術(shù)就是區(qū)別于傳統(tǒng)化石能源的能源利用與轉(zhuǎn)換的技術(shù)。分類：包括核能、風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芤约昂Ｑ竽?、燃料電池技術(shù)等一系列新技術(shù)。目錄Contents1.4.1問題歸納1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡介1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型1.4.4結(jié)論與展望1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型意義核能太陽能地?zé)崮茱L(fēng)能生物質(zhì)能海洋能有效降低化石能源的消耗量有助于改善環(huán)境質(zhì)量是解決能源與環(huán)境問題的有力武器主要類型

燃料電池1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介將一個質(zhì)量較大的原子核分裂成兩個或多個質(zhì)量較小的原子核，裂變過程中會釋放出巨大的能量，即核能目前主要使用鈾核進行核裂變獲取核能核裂變1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介將質(zhì)量較小的兩個原子核聚合成一個比質(zhì)量較大的原子核，聚變過程中也會釋放出巨大的能量，即核能目前主要依靠氫核聚變來獲取核能核聚變1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介核聚變213核聚變放出的能量遠大于核裂變，燃料是氫的同位素氘或氚產(chǎn)物無放射性，不產(chǎn)生溫室氣體，是理想的清潔能源但是，核聚變十分難控制，“受控核聚變”難題也受到國內(nèi)外研究機構(gòu)的關(guān)注1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介核電站簡介目前商業(yè)核電站基于核裂變實現(xiàn)核電站所需的熱能來自于核燃料核裂變成所釋放出的熱量根據(jù)核反應(yīng)堆型式的不同，核電站可分為輕水反應(yīng)堆、重水反應(yīng)堆及石墨冷氣堆等核反應(yīng)堆：實現(xiàn)大規(guī)模可控核裂變鏈式反應(yīng)的裝置1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介核反應(yīng)堆類型輕水反應(yīng)堆通常采用輕水，即普通的水(H2O)作為慢化劑和冷卻劑。重水反應(yīng)堆重水作中子慢化劑，重水或輕水作冷卻劑。用天然鈾作燃料，不需鈾濃縮過程，燃料循環(huán)簡單，建造成本較高。石墨冷氣堆采用石墨作為中子慢化劑，用氣體作冷卻劑。氣冷堆的冷卻溫度較高，因而提高熱效率，熱效率可以超過40%。1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介核反應(yīng)堆類型-輕水反應(yīng)堆目前世界上的核電站大多數(shù)采用輕水反應(yīng)堆，占90%左右正在研發(fā)的第四代核反應(yīng)堆將能夠滿足極少的核廢物生成、風(fēng)險低、防止核擴散等基本要求輕水堆輕水壓水堆輕水沸水堆約70%約20%1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介核反應(yīng)堆類型-快中子增殖堆①不用慢化劑，使用快中子引發(fā)核裂變反應(yīng)②堆芯體積小、功率大采用氦冷卻的快堆，其增殖比很大，是第四代核技術(shù)發(fā)展的重點堆型之一1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型核能利用及其發(fā)電技術(shù)簡介我國核電發(fā)展規(guī)劃我國的核電裝機容量已經(jīng)接近3000萬kW，主要是大亞灣、嶺澳以及秦山、田灣核電站我國核電裝機將達到5800萬kW裝機規(guī)模達到1.2億～1.5億kW2016年2020年2030年1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型風(fēng)力發(fā)電簡介ABCD是新能源中的一種，有著傳統(tǒng)化石能源沒有的優(yōu)勢是典型的可再生能源，對環(huán)境基本沒有影響風(fēng)力發(fā)電是新能源發(fā)電技術(shù)的重要組成部分目前是除了水力發(fā)電之外技術(shù)最成熟前景最好的發(fā)電方式1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型風(fēng)力發(fā)電簡介風(fēng)力發(fā)電原理和類型原理利用風(fēng)力發(fā)電機組將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機械能再最終轉(zhuǎn)化為電能風(fēng)力發(fā)電機應(yīng)用類型1.水平軸風(fēng)力發(fā)電機2.垂直軸風(fēng)力發(fā)電機水平軸風(fēng)力發(fā)電機垂直軸風(fēng)力發(fā)電機1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型風(fēng)力發(fā)電簡介風(fēng)力發(fā)電發(fā)展歷程查爾斯·弗朗西斯·布拉升安裝了世界上第一臺用于發(fā)電的風(fēng)力機19世紀80年代20世紀90年代各國都大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，促進了風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展2016我國累計裝機容量1.69億kW，風(fēng)電發(fā)電量為2410億kWh未來風(fēng)力發(fā)電必將成為未來重要的發(fā)電方式之一1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型太陽能發(fā)電簡介太陽能太陽能發(fā)電太陽能主要指太陽輻射能來源是太陽內(nèi)部發(fā)生核聚變釋放出來的能量太陽能發(fā)電就是利用太陽能產(chǎn)生電能的技術(shù)包括太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電技術(shù)1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型太陽能發(fā)電簡介太陽能光伏發(fā)電光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能結(jié)構(gòu)：太陽能電池組件—電源系統(tǒng)控制器逆變器—控制保護系統(tǒng)負載—用戶終端1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型太陽能發(fā)電簡介太陽能光熱發(fā)電將太陽能轉(zhuǎn)化為中高溫?zé)崮?，再將熱能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式與傳統(tǒng)火力發(fā)電有些類似，主要差別是該系統(tǒng)利用太陽能中高溫集熱器取代傳統(tǒng)鍋爐1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型太陽能發(fā)電簡介在我國，光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)先于光熱發(fā)電技術(shù)。我國太陽能電池發(fā)電成本高達200元/kWh我國光伏工業(yè)開始起步，降至40元/kWh至45元/kWh太陽能光伏電池的發(fā)電成本降到1元/kWh以下1977年20世紀80年代2016年1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型生物質(zhì)能發(fā)電簡介來源優(yōu)點生物質(zhì)能，就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式來源于植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)燃料，是一種可再生能源，同時也可以視為碳源原料豐富清潔低碳可再生可代替化石能源1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型生物質(zhì)能發(fā)電簡介生物質(zhì)能相關(guān)技術(shù)01直接燃燒發(fā)電：把生物質(zhì)原料投入鍋爐中燃燒，帶動蒸汽輪機發(fā)電02沼氣發(fā)電03氣化發(fā)電：將原料通過熱解或發(fā)酵等方法使其產(chǎn)生可燃性氣體，然后進行發(fā)電1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型地?zé)岚l(fā)電簡介地?zé)嶂饕傻厍騼?nèi)部發(fā)生的核裂變產(chǎn)生，是一種儲量巨大的新能源地?zé)嵋彩且环N清潔能源，有著廣闊的開發(fā)前景地?zé)?.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型地?zé)岚l(fā)電簡介利用地下蒸汽或熱水的熱能，通過一定的裝置和技術(shù)手段將其轉(zhuǎn)化為機械能再轉(zhuǎn)化為電能地?zé)岚l(fā)電分類：雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電閃蒸型地?zé)岚l(fā)電蒸汽型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)種類1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型地?zé)岚l(fā)電簡介地中海到喜馬拉雅，包括意大利和我國西藏大西洋中脊帶，大部分在海洋，北端穿過冰島環(huán)太平洋帶，美國西海岸，新西蘭，還有中國臺灣地區(qū)等地?zé)豳Y源的分布1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型地?zé)岚l(fā)電簡介世界各國對于地?zé)崮艿睦?904年，意大利的拉德瑞羅，第一次用地?zé)狎?qū)動發(fā)電機目前美國、新西蘭等國家都建設(shè)了地?zé)岚l(fā)電站我國目前最大的地?zé)崂没鼐褪茄虬司責(zé)犭姀S我國的高溫地?zé)豳Y源主要分布在滇、藏、川西和臺灣1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型挑戰(zhàn)我國的發(fā)展情況海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能及鹽差能等海洋能的開發(fā)與利用的最大問題在于獲取海洋能的技術(shù)手段我國是世界上建造潮汐電站最多的國家，江廈電站是中國最大的潮汐電站海洋能發(fā)電簡介世界各國對于地?zé)崮艿睦?.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型燃料電池發(fā)電技術(shù)燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型燃料電池發(fā)電技術(shù)優(yōu)點2341可將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芫哂谐掷m(xù)的發(fā)電能力，還有較高的發(fā)電效率能量損失比傳統(tǒng)的火力發(fā)電少燃料適應(yīng)性廣，輸出功率由電池電堆的容量決定。1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型燃料電池發(fā)電技術(shù)燃料電池的發(fā)展?jié)摿ξ磥戆l(fā)展

氫能氫能是一種清潔、高效的能源。氫氧燃料電池，其產(chǎn)物是水，屬于環(huán)境友好型發(fā)電方式。具有很大的發(fā)展?jié)摿?。世界各國都將其視為未來的主要能源。目錄Contents1.4.1問題歸納1.4.2新能源發(fā)電技術(shù)簡介1.4.3新能源發(fā)電主要技術(shù)類型1.4.4結(jié)論與展望1.4.4結(jié)論與展望相信新能源發(fā)電技術(shù)將在我國的發(fā)電市場中占據(jù)舉足輕重的地位，成為國家經(jīng)濟發(fā)展中不可或缺的重要成員。新能源發(fā)電技術(shù)已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，它已具備初步規(guī)模。①舉例說明你所熟悉的新能源發(fā)電技術(shù)？②

新能源滲透率如何定義？③可以試著描述一下風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的適用領(lǐng)域及其優(yōu)勢嗎？思考題與習(xí)題謝謝！2.1核反應(yīng)堆的物理基礎(chǔ)目錄Contents2.1.1核物理基礎(chǔ)2.1.2核反應(yīng)基礎(chǔ)2.1.3核裂變反應(yīng)相關(guān)2.1.4自持鏈式核裂變反應(yīng)目錄Contents2.1.1核物理基礎(chǔ)2.1.2核反應(yīng)基礎(chǔ)2.1.3核裂變反應(yīng)相關(guān)2.1.4自持鏈式核裂變反應(yīng)鈾-235裂變:8.32×1013J/kg鈾=2000t汽油氘聚變：3.5×1014J/kg=4kg鈾重要反應(yīng)核燃料增殖過程核裂變反應(yīng)2.1.1.1原子核的組成03原子質(zhì)量單位02組成01質(zhì)子中子

原子核2.1.1.2核力

飽和性短程力強相互作用力2.1.1.3核的結(jié)合能其核子的質(zhì)量總和聚合釋放能量新原子核的質(zhì)量<

m為質(zhì)量虧損2.1.1.3核的結(jié)合能比結(jié)合能=總的結(jié)合能原子核質(zhì)量數(shù)核能計算在原子能領(lǐng)域內(nèi)，一般用電子伏特（eV）、（MeV）作為能量單位。1u質(zhì)量相當(dāng)于為931MeV；1MeV=1.6021

10-13J。2.核聚變反應(yīng)質(zhì)量虧損為0.0276u，則核聚變反應(yīng)式＋MeV3.如果核裂變反應(yīng)式+200MeV（0.215u），1g鈾含有2.6

1021個鈾原子，問完全裂變放出多少熱量（kJ）？思考題：1.m質(zhì)量的質(zhì)量虧損相當(dāng)于能量E=，E的單位為MeV，m的單位為u2.6

1021

200=5.2

1023MeV=8.33

107kJ1克鈾-235裂變釋放的熱量:相當(dāng)于3噸標準煤燃燒釋放的熱量2.1.1.4核的放射性當(dāng)原子核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的比例超出與質(zhì)量數(shù)相應(yīng)的穩(wěn)定界限時，這種核將通過放射性衰變的方式向著更穩(wěn)定的方向自發(fā)地變化。穿透能力比較2.1.1.4核的放射性半衰期：放射性原子數(shù)量衰減到初始數(shù)量的一半時所需要的時間周期。

目錄Contents2.1.1核物理基礎(chǔ)2.1.2核反應(yīng)基礎(chǔ)2.1.3核裂變反應(yīng)相關(guān)2.1.4自持鏈式核裂變反應(yīng)2.1.2.1核反應(yīng)的定義核反應(yīng)是指外來粒子引起某原子核發(fā)生變化的反應(yīng)鈾核裂變氘氚核聚變2.1.2.2中子與原子核的相互作用中子觸發(fā)核反應(yīng)的原理：中子與原子核結(jié)合之后，核的平均結(jié)合能造成了超出核素可以保持穩(wěn)定的擾動，導(dǎo)致核素趨向生成了更加穩(wěn)定的核素。2.1.2.2中子與原子核的相互作用Step.1吸收中子動能轉(zhuǎn)為內(nèi)能處于激發(fā)態(tài)回到基態(tài)釋放能量Step.2Step.3Step.4Step.5復(fù)合核的形成反應(yīng)堆主要的中子和原子核的相互作用形式2.1.2.2中子與原子核的相互作用中子觸發(fā)核反應(yīng)的原理：中子與原子核結(jié)合之后，核的平均結(jié)合能造成了超出核素可以保持穩(wěn)定的擾動，導(dǎo)致核素趨向生成了更加穩(wěn)定的核素。最簡單的也是很主要的核反應(yīng)，它是中子波和核表面勢相互作用的結(jié)果，中子并未進入耙核入射中子直接與耙核內(nèi)的某個核子碰撞。這種情況要求中子的能量極大，基本可以不予考慮2.1.2.3反應(yīng)截面和核反應(yīng)率

2.1.2.3反應(yīng)截面和核反應(yīng)率宏觀截面：一個中子與單位體積內(nèi)原子核發(fā)生核反應(yīng)平均幾率的度量一個中子穿行單位距離與核發(fā)生相互作用的幾率大小的一種度量。

2.1.2.3反應(yīng)截面和核反應(yīng)率核反應(yīng)率：單位時間單位體積內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)的次數(shù)

宏觀截面和中子通量的乘積目錄Contents2.1.1核物理基礎(chǔ)2.1.2核反應(yīng)基礎(chǔ)2.1.3核裂變反應(yīng)相關(guān)2.1.4自持鏈式核裂變反應(yīng)2.1.3.1核燃料裂變臨界能量：復(fù)合核從變形到分裂需要能量，所需的最小能量每消耗一個易裂變核所生成的新易裂變核核數(shù)稱為轉(zhuǎn)換比

生成新易裂變核的數(shù)目消耗新易裂變核的數(shù)目r=核燃料增殖注：天然鈾中有鈾-235的含量僅為0.7%，其余99.3%為鈾-238（非裂變元素）。核燃料增殖過程核裂變反應(yīng)r﹤1時反應(yīng)堆稱為轉(zhuǎn)換堆

設(shè)初始的核燃料量M0，M0被消耗掉以后，會產(chǎn)生rM0的新燃料，進一步又能得到r2M0，依此類推，總共可供使用的核燃料量為（中間可能需要停爐）：r﹥=1時反應(yīng)堆稱為增殖堆

反應(yīng)堆消耗1kg的核燃料的同時，還能生產(chǎn)出超過1kg的新核燃料，這種增殖型反應(yīng)堆。不僅可以大量發(fā)電，而且可以逐漸積累核燃料，經(jīng)過一定時間的運行，將反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生的新核燃料提取，又可建造新的核反應(yīng)堆。這種反應(yīng)堆充分利用了自然界大量蘊藏的非裂變核燃料，使核電站反應(yīng)堆成為一座可裂變核燃料的加工廠，為核電站提供了豐富的核燃料資源。

M0新堆的循環(huán)量，G為增殖堆每天消耗的裂變?nèi)剂稀?/p>

倍增時間D=，單位為天數(shù)。思考：r有無理論上限？2.1.3.2核裂變產(chǎn)物的分布和能量常規(guī)的核反應(yīng)堆中，熱中子與靶核碰撞，形成復(fù)合核，發(fā)生（n,f）反應(yīng)，由于激發(fā)的能量是分配在許多核子上的，所以可能的產(chǎn)物有很多能量分布2.1.3.3中子的慢化平均對數(shù)能降增量：每次碰撞中子能量的自然對數(shù)的平均變化值

慢化劑2.1.3.4核裂變反應(yīng)堆功率

核燃料消耗速率

目錄Contents2.1.1核物理基礎(chǔ)2.1.2核反應(yīng)基礎(chǔ)2.1.3核裂變反應(yīng)相關(guān)2.1.4自持鏈式核裂變反應(yīng)2.1.4.1自持鏈式核裂變反應(yīng)機理自持鏈式裂變反應(yīng)：不依靠外來中子的補充，就能持續(xù)裂變下去的核反應(yīng)。中子被核燃料吸收，發(fā)生裂變中子被核燃料吸收，卻不發(fā)生裂變中子被慢化劑、冷卻劑、結(jié)構(gòu)材料等有害吸收中子被泄露2.1.4.2有效增殖系數(shù)

反應(yīng)堆超臨界反應(yīng)堆臨界反應(yīng)堆次臨界2.1.4.3反應(yīng)堆內(nèi)中子循環(huán)剩余96個熱中子

漏失、被慢化劑和結(jié)構(gòu)材料俘獲剩余76個熱中子中子循環(huán)剩余76個熱中子第二代100個快中子被235U俘獲發(fā)生裂變思考題與習(xí)題：原子核由哪些粒子組成，分別用什么字母表示，原子核通常如何表示？核能的來源是什么？請列舉原子核放出的射線類型。請說出核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的區(qū)別。原子核與中子的作用按表現(xiàn)形式分為哪兩種？什么是反應(yīng)截面，核反應(yīng)率如何計算？什么是轉(zhuǎn)換堆，什么是增殖堆？什么是中子的慢化？什么是自持鏈式核裂變反應(yīng)，什么是有效增殖系數(shù)？謝謝！2.2核反應(yīng)堆的熱工分析目錄Contents反應(yīng)堆熱源2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)堆的傳熱過程2.2.12.2.3目錄Contents反應(yīng)堆熱源2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)堆的傳熱過程2.2.32.2.12.2.1堆的熱源反應(yīng)堆內(nèi)的熱量來自核裂變釋放的能量，每次裂變釋放的能量平均約為200MeV。約84%裂變碎片的動能γ與β射線其余2.2.1堆的熱源裂變能的分布與反應(yīng)堆的具體設(shè)計有關(guān)，對于熱中子反應(yīng)堆，一般來說，90%以上的總裂變能是在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)換成熱能的，大約5%的總裂變能在慢化劑中轉(zhuǎn)換成熱能，剩余不到5%則在反射層、熱屏蔽等部件中轉(zhuǎn)換成熱能。2.2.1堆的熱源壓水動力堆燃料元件的釋熱量占反應(yīng)堆總釋熱量的97.4%。沸水堆燃料元件的釋熱量占堆總釋熱量的96%。燃料元件釋熱量占比熱工分析目的及時輸出燃料元件內(nèi)產(chǎn)生的熱量2.2.1堆的熱源特別需要注意的是，反應(yīng)堆停止運行后，反應(yīng)堆的功率不會一下子降為零，而是按照一定的規(guī)律衰減。熱量來源燃料棒內(nèi)儲存的顯熱剩余中子引起的核裂變

（剩余裂變發(fā)熱）裂變產(chǎn)物及中子俘獲反應(yīng)產(chǎn)物的衰變（衰變熱）燃料棒內(nèi)的顯熱、剩余裂變熱約在30s內(nèi)傳出，其后的冷卻要求完全取決于衰變熱。目錄Contents反應(yīng)堆熱源2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)堆的傳熱過程2.2.12.2.32.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)燃料元件名稱極其繁多，這主要是由于不同的分類方法造成的。下面介紹幾種主要的燃料元件分類方法：按燃料類型：

可分為金屬型燃料元件、彌散型燃料元件和陶瓷型燃料元件三種。

輕水堆燃料元件（二氧化鈾）屬于陶瓷型燃料元件。按幾何形狀：

可分為棒狀、板狀、管狀和球狀等燃料元件形式。

輕水堆幾乎全部用棒狀燃料元件。按反應(yīng)堆類型：

反應(yīng)堆型+燃料元件。如輕水堆燃料元件、重水堆燃料元件。2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)雖然燃料元件種類繁多，但是不論何種形狀和形式的燃料元件，其組成不外乎兩大部分：燃料棒和骨架。2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)燃料棒結(jié)構(gòu)典型的壓水堆燃料棒由UO2芯塊、鋯合金包殼、端塞、壓緊彈簧及氦氣腔組成。鋯合金在300～400℃的高溫高壓水和蒸汽中有良好的耐蝕性能、適中的力學(xué)性能、較低的原子熱中子吸收截面（鋯為0.18靶恩），對核燃料有良好的相容性，因此常用作水冷核反應(yīng)堆的包殼材料。壓水堆燃料棒上端塞貯氣腔壓緊彈簧包殼燃料芯塊上端塞2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)燃料棒結(jié)構(gòu)包殼中留有足夠的空間和間隙，用于補償包殼和燃料芯塊不同的熱膨脹，以及芯塊的輻照膨脹，并且作容納裂變氣體的膨脹室。上端塞帶有一個小孔，用于制造時往包殼內(nèi)充氦氣加壓至2.0MPa，以減少包殼蠕變和增加燃料棒的導(dǎo)熱性能和可靠性。用氦氣加壓后，用熔焊將小孔封死。包殼內(nèi)的壓緊彈簧可以防止運輸與操作過程中芯塊的竄動。壓水堆燃料棒上端塞貯氣腔壓緊彈簧包殼燃料芯塊上端塞2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)燃料元件的骨架是支撐燃料棒束的結(jié)構(gòu)部件它承受冷卻劑的沖刷，和緊急停堆時數(shù)十公斤的控制棒突然下落產(chǎn)生的沖擊力。此外，堆內(nèi)的高溫和強烈的中子輻照也會是骨架的機械性能發(fā)生變化甚至發(fā)生彎曲。因此，骨架的結(jié)構(gòu)決定了燃料元件的剛性，它的幾何尺寸直接影響元件的外形。壓水堆燃料元件骨架燃料元件骨架目錄Contents反應(yīng)堆熱源2.2.2燃料元件結(jié)構(gòu)堆的傳熱過程2.2.12.2.32.2.3堆的傳熱過程熱交換方式熱傳導(dǎo)熱對流熱輻射（水冷堆）（高溫氣冷堆）2.2.3堆的傳熱過程反應(yīng)堆內(nèi)的傳熱過程就是指燃料元件內(nèi)產(chǎn)生的裂變熱經(jīng)一系列過程傳給冷卻劑。其主要過程包括：燃料芯塊導(dǎo)熱→燃料-包殼間間隙導(dǎo)熱→包殼導(dǎo)熱→包殼表面向冷卻劑對流換熱。棒狀燃料元件徑向的溫度分布情況如圖所示。棒狀燃料元件徑向溫度分布燃料芯氣隙包殼冷卻劑tcitcstut02.2.3堆的傳熱過程燃料元件與冷卻劑的傳熱過程分析燃料芯塊導(dǎo)熱屬于有內(nèi)熱源的圓柱形芯塊溫度場問題。燃料芯塊內(nèi)部導(dǎo)熱的主要計算式為：

t0為燃料芯塊的中心溫度tu為燃料芯塊的表面溫度為燃料芯塊的熱導(dǎo)率

ql為線功率（1）燃料芯塊內(nèi)的導(dǎo)熱t(yī)0tur

2.2.3堆的傳熱過程燃料元件與冷卻劑的傳熱過程分析（2） 氣體間隙導(dǎo)熱。燃料芯塊與包殼之間存在很薄的間隙，通常情況下，使用氣隙導(dǎo)熱模型來計算。其主要計算式為：tci為包殼內(nèi)表面的溫度為氣體間隙的熱導(dǎo)率dci為燃料芯塊直徑du為包殼內(nèi)表面直徑反應(yīng)堆長時間運行后，燃料芯塊可能會與包殼直接接觸，不能再使用上述的氣隙導(dǎo)熱模型了，需要利用接觸導(dǎo)熱模型進行計算。tutcidcidu2.2.3堆的傳熱過程燃料元件與冷卻劑的傳熱過程分析（3）包殼導(dǎo)熱。包殼導(dǎo)熱屬于最常見的無熱源圓筒壁導(dǎo)熱問題。其主要計算式為：

tcs為包殼外表面的溫度為包殼的熱導(dǎo)率

dcs為包殼外表面直徑tcitcs

dcs2.2.3堆的傳熱過程燃料元件與冷卻劑的傳熱過程分析（4）包殼與冷卻劑的單相對流換熱冷卻劑的主要目的就是通過對流換熱把燃料芯塊內(nèi)產(chǎn)生的熱量給傳遞出去。因此其主要計算式為：

tf為冷卻劑的溫度h為冷卻劑與包殼的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)Al為單位軸向長度的換熱面積。各變量均為軸向位置z的函數(shù)tftcs2.2.3堆的傳熱過程燃料元件與冷卻劑的傳熱過程分析冷卻劑流過燃料元件時，溫度升高。假設(shè)冷卻劑從堆芯進口到位置z處的換熱量為Q(z)，則冷卻劑的溫升為：W為冷卻劑的質(zhì)量流量cp為冷卻劑的比熱容。（5）冷卻劑換熱升溫tf2.2.3堆的傳熱過程當(dāng)反應(yīng)堆內(nèi)的傳熱過程出現(xiàn)異常，冷卻劑不能及時地把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳遞出去的時候，就極有可能會發(fā)生堆芯熔化事故。堆芯熔化的過程一般如下：當(dāng)堆芯喪失余熱載出手段后，堆芯開始升溫，隨著溫度的逐漸上升，包殼首先熔化，然后控制棒解體，進而燃料芯塊熔化、下移，造成堆芯支撐結(jié)構(gòu)失效和堆芯解體。堆內(nèi)傳熱異常的后果思考題：請說出反應(yīng)堆內(nèi)熱量的主要來源。請描述燃料芯塊內(nèi)的熱量導(dǎo)出給冷卻劑的過程。請大致畫出反應(yīng)堆內(nèi)溫度的徑向分布。謝謝！2.3核反應(yīng)堆的動力回路核反應(yīng)堆動力回路分類按核反應(yīng)燃料類型裂變反應(yīng)堆聚變反應(yīng)堆裂變聚變混合堆按冷卻劑材料壓水堆沸水堆重水堆氣冷堆液態(tài)金屬冷卻堆按核反應(yīng)堆的用途研究堆生產(chǎn)堆動力堆按中子能譜熱中子堆中能中子堆快中子堆目錄Contents2.3.1壓水堆核電站動力回路2.3.22.3.3重水堆核電站動力回路2.3.4高溫氣冷堆核電站動力回路2.3.5鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路沸水堆核電站動力回路目錄Contents2.3.1壓水堆核電站動力回路2.3.2沸水堆核電站動力回路2.3.3重水堆核電站動力回路2.3.4高溫氣冷堆核電站動力回路2.3.5鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路2.3.1壓水堆核電站動力回路特征采用高壓輕水作為冷卻劑和慢化劑，且水在堆內(nèi)不沸騰的核反應(yīng)堆。冷卻劑的壓力一般在120到160個大氣壓范圍內(nèi)，經(jīng)過反應(yīng)堆時不會氣化。應(yīng)用目前世界上核電站、核動力潛艇及航母應(yīng)用最多最普遍的一種核反應(yīng)堆。裝機容量占所有核電站反應(yīng)堆的60%以上。實例秦山一期、二期核電站廣東大亞灣核電站2.3.1壓水堆核電站動力回路一回路反應(yīng)堆冷卻劑帶走核反應(yīng)熱量再傳熱給蒸汽發(fā)生器的過程二回路蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽推動汽輪機組發(fā)電，然后被冷凝由給水泵送回蒸汽發(fā)生器的過程冷卻回路用于冷卻二回路的水蒸氣2.3.1.1

基本組成與工作過程水水壓力容器穩(wěn)壓器主泵主管道蒸發(fā)器汽輪機發(fā)電機冷凝器輸配電二回路一回路基本參數(shù)： 一回路：壓力154bar，291-310℃，高壓水 二回路：壓力55bar，250-280℃，出口飽和蒸汽蒸汽相關(guān)參數(shù)：冷卻劑&慢化劑：除鹽除氧的含硼水工作壓力：14.7-15.7MPa進口溫度：280-300℃出口溫度：310-330℃溫升：30-40℃2.3.1壓水堆核電站動力回路2.3.1.2

一回路結(jié)構(gòu)與設(shè)備壓力容器反應(yīng)堆堆芯控制棒組件包容整個堆芯、固定和支撐控制棒驅(qū)動機構(gòu)、堆內(nèi)構(gòu)件。作為一回路系統(tǒng)的組成部分，在運行溫度和壓力條件下作為容納冷卻劑的壓力邊界。壓水堆的心臟，可控的鏈式核裂變反應(yīng)就在這里進行。由上百個橫截面呈正方形或六角形的燃料組件構(gòu)成通過提升和插入來實現(xiàn)電廠啟動、停閉、負荷改變等情況下比較快速的反應(yīng)性變化。2.3.1.2一回路結(jié)構(gòu)與設(shè)備（1）壓水反應(yīng)堆樞紐產(chǎn)生汽輪機所需蒸汽的換熱設(shè)備既是一回路設(shè)備，又是二回路設(shè)備二回路冷卻水在U型管束空間吸收來自一回路側(cè)的熱量產(chǎn)生蒸汽蒸汽濕度降低由蒸汽導(dǎo)管導(dǎo)出，送往汽輪機做功將一回路的放射性物質(zhì)阻擋在一回路內(nèi)對整個核動力裝置的經(jīng)濟性和安全可靠性有十分重要的影響自然循環(huán)不需要外加壓力依靠水和汽水的密度差而進行的水循環(huán)2.3.1.2一回路結(jié)構(gòu)與設(shè)備（2）蒸汽發(fā)生器穩(wěn)壓器低壓時工作狀態(tài)穩(wěn)壓器高壓時工作狀態(tài)2.3.1.2一回路結(jié)構(gòu)與設(shè)備（3）穩(wěn)壓器

提供驅(qū)動壓力，將一回路經(jīng)過蒸汽發(fā)生器的冷卻劑壓回核燃料燃燒的堆芯，再把反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量送至蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生推動汽輪機做功的蒸汽形成循環(huán)。耐高溫耐高壓防輻射耐腐蝕密閉好無泄漏大功率高溫度不停轉(zhuǎn)心臟2.3.1.2一回路結(jié)構(gòu)與設(shè)備（4）反應(yīng)堆冷卻劑泵汽輪機系統(tǒng)汽輪機輔助系統(tǒng)冷凝水及加熱系統(tǒng)汽輪機是一種高速旋轉(zhuǎn)的動力機械。它首先把蒸汽的熱能變?yōu)檎羝鞯膭幽?，然后再把蒸汽流的動能轉(zhuǎn)化為機械功，帶動發(fā)電機發(fā)電。汽輪機輔助系統(tǒng)包括：汽輪機旁路系統(tǒng)、汽輪機軸封系統(tǒng)、汽水分離再熱器等。汽輪機排汽進入凝汽器被冷凝為凝結(jié)水，凝結(jié)水需經(jīng)過凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器再作為二回路給水供給蒸汽發(fā)生器。2.3.1.3二回路結(jié)構(gòu)與設(shè)備目錄Contents2.3.12.3.22.3.32.3.42.3.5壓水堆核電站動力回路沸水堆核電站動力回路重水堆核電站動力回路高溫氣冷堆核電站動力回路鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路2.3.2沸水堆核電站動力回路2.3.2沸水堆核電站動力回路2.3.2沸水堆核電站動力回路優(yōu)點直接循環(huán)，只有一個回路。造價較低，節(jié)約成本。工作壓力可以降低。這使得系統(tǒng)大大簡化，降低了投資。堆芯出現(xiàn)空泡。經(jīng)驗表明，堆芯出現(xiàn)起泡使得沸水堆更加穩(wěn)定，具有較好的控制調(diào)節(jié)性能。缺點輻射防護和廢物處理較為復(fù)雜。設(shè)計和維修麻煩,當(dāng)汽輪機等設(shè)備出現(xiàn)問題，維修時間也很長。功率密度比壓水堆小。由于水沸騰后慢化能力降低，導(dǎo)致燃料利用率較低，因此需要比壓水堆多的核燃料。目錄Contents2.3.12.3.22.3.32.3.42.3.5壓水堆核電站動力回路沸水堆核電站動力回路重水堆核電站動力回路高溫氣冷堆核電站動力回路鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路2.3.3重水堆核電站動力回路重水慢化劑重水的中子吸收截面比輕水小得多，所以重水堆中慢化劑吸收的中子比輕水堆要少得多，可以直接利用天然軸作為核燃料冷卻劑與慢化劑循環(huán)與壓水堆動力回路不同的是，重水堆的冷卻劑、慢化劑循環(huán)是分開的。蒸汽發(fā)生器和主回路水泵安裝在反應(yīng)堆的兩端。2.3.3重水堆核電站動力回路優(yōu)點重水堆可以采用天然鈾作燃料，而不必提純，燃料利用率高于輕水堆。燒過的燃料中鈾-235的含量極小，不需要進行乏燃料的處理。缺點重水的價格比較昂貴，且需要頻繁的更換燃料。目錄Contents2.3.12.3.22.3.32.3.42.3.5壓水堆核電站動力回路沸水堆核電站動力回路重水堆核電站動力回路高溫氣冷堆核電站動力回路鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路2.3.4高溫氣冷堆核電站動力回路冷卻劑：氦氣慢化劑：石墨結(jié)構(gòu)：雙動力回路一回路：冷卻劑氦氣二回路：工質(zhì)水實例：我國建成的石島灣核電站2.3.4高溫氣冷堆核電站動力回路優(yōu)點熱效率高燃耗深氦氣性質(zhì)穩(wěn)定傳熱性能好，感生放射性低，停堆后能將余熱安全帶出不易發(fā)生堆芯熔化，安全性能好缺點高燃耗包覆顆粒核燃料元件的制備和輻照考驗高溫高壓氦氣回路設(shè)備的工藝技術(shù)問題燃料后處理及再加工問題目錄Contents2.3.12.3.22.3.32.3.42.3.5壓水堆核電站動力回路沸水堆核電站動力回路重水堆核電站動力回路高溫氣冷堆核電站動力回路鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路2.3.5鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路定義：以液態(tài)鈉為冷卻劑，由快中子引起核裂變并維持鏈式反應(yīng)的反應(yīng)堆。原理：快堆用钚-239作燃料，在堆心燃料钚-239的外圍再生區(qū)里放置鈾-238，钚-239燃燒產(chǎn)生的中子會被外圍的鈾-238吸收，生成钚-239，這樣燃料越燒越多。結(jié)構(gòu)：鈉冷快堆（SFR）一般設(shè)計成三個回路，比壓水堆中間多一個三回路。2.3.5鈉冷快中子增殖堆核電站動力回路優(yōu)點鈉具有中子吸收截面小、導(dǎo)熱性好、比熱大等優(yōu)點。沸點高達886.6℃，所以常壓下鈉的工作溫度可以很高。金屬鈉的溫度就能達到500—600℃。鈉對金屬材料不具有腐蝕性，因此鈉是一種很好的冷卻劑。缺點作為冷卻劑的金屬鈉由于化學(xué)特性很活潑，易與水、氧氣等反應(yīng)，在空氣中能燃燒，因此需要采取嚴格的防范措施，技術(shù)難度上比熱堆大。由于三回路和金屬鈉的特殊性，維修比較困難，且金屬鈉使用量大。思考題：請根據(jù)冷卻劑種類列舉幾個反應(yīng)堆類型。請描述壓水堆一回路的主要運行流程和主要設(shè)備。請描述壓水堆二回路的主要運行流程和主要設(shè)備。請說出沸水堆與壓水堆的主要區(qū)別。謝謝！2.4核電站的安全基礎(chǔ)目錄Contents2.4.1輻射及其危害2.4.2反應(yīng)堆的固有安全性2.4.3核電站安全性2.4.4核電站安全事故目錄Contents2.4.1輻射及其危害2.4.2反應(yīng)堆的固有安全性2.4.3核電站安全性2.4.4核電站安全事故2.4.1.1天然輻射與人工輻射核電站潛在危險性輻射危害不穩(wěn)定核素天然輻射釋放帶電粒子形成穩(wěn)定核素人工輻射2.4.1.1天然輻射與人工輻射γ射線β射線α射線穿透能力極弱，電離能力極強防止吸入被污染的空氣和食入被污染的食物、防止傷口被污染穿透能力中等，電離能力中等防止直接接觸應(yīng)對β射線，樓房是很好的屏蔽體穿透能力極強，電離能力極弱盡可能減少受輻射的時間，遠離輻射源天然放射性同位素放射的射線2.4.1.1天然輻射與人工輻射本底輻射/天然輻射人工輻射輻射無處不在人類在自然界這種輻射環(huán)境下生存和發(fā)展低水平的輻射不會對人類造成危害核工業(yè)過程中產(chǎn)生、使用以及排放的放射性物質(zhì)的照射核技術(shù)應(yīng)用中使用的放射性核素產(chǎn)生射線照射計算機、電視機、手機等用電設(shè)備產(chǎn)生的輻射2.4.1.2輻射劑量1.指單位質(zhì)量的物質(zhì)吸

收電離輻射的能量2.國際單位是戈瑞（Gy）1Gy=1J/Kg吸收劑量(D)1.在吸收劑量的基礎(chǔ)上考慮了人體

受到輻射后產(chǎn)生的生物效應(yīng)2.是吸收劑量D與輻射的品質(zhì)因子Q的乘積3.在輻射防護中更常用4.單位稱為希沃特（Sv），1Sv=1J/kg當(dāng)量劑量(H)輻射劑量2.4.1.2輻射劑量100%0.01核電站周圍100%0.15水果糧食空氣100%0.038~0.075每天吸20支煙100%20放射性工作者職業(yè)劑量限值100%0.02胸肺透視一次100%0.75磚房100%0.001每天看一小時電視100%0.005毫希/小時乘坐飛機100%3.7某些高原地區(qū)居民生活中受到的天然輻射量單位：毫希/年2.4.1.3輻射危害超過限定值的核輻射對人體產(chǎn)生危害指其對受照者本人產(chǎn)生的影響，如核輻射可能會引起白內(nèi)障、皮膚良性損傷、骨髓造血障礙、生育能力減退以及血管結(jié)締組織受損等指其對下一代的影響輻射傷害通過兩種途徑引起放射性核素在生物體外，使生物受到來自外部的射線照射放射性核素進入生物體，使生物受到來自內(nèi)部的射線照射內(nèi)(部)輻射外(部)輻射遺傳效應(yīng)軀體效應(yīng)一般來講，身體接受的輻射能量越多，其放射病癥狀越嚴重。2.4.1.3輻射危害100%100-1000白細胞減少人體本身不會有感覺100%2000-4000骨髓遭到破壞紅白細胞極度減少嘔吐、出血100%>4000直接導(dǎo)致死亡100%<100無危害100%1000-2000導(dǎo)致輕微射線疾病接

受

當(dāng)

量

劑

量

與

人

體

的

表

現(xiàn)單位：毫希2.4.1.3輻射危害較長時間超過允許劑量的輻射損傷短時間內(nèi)大劑量電離輻射引起的放射性損傷隨受照劑量的不同，在受照部位可能出現(xiàn)紅斑、水腫、干性脫皮和濕性脫皮、起水泡、疼痛、壞死、壞疽或脫發(fā)等癥狀主要出現(xiàn)在急性放射病典型病程的初期，表現(xiàn)為惡心、嘔吐、疲勞、發(fā)熱和腹瀉全身外照射損傷局部照射損傷急性放射病慢性放射病核輻射致病按受輻射劑量分類分別導(dǎo)致的病狀目錄Contents2.4.1輻射及其危害2.4.2反應(yīng)堆的固有安全性2.4.