原子核能.pdf

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1、概念 nuclear reactions are different from ordinary chemical reactions.O rdinary chemical reactions involve the exchange and sharing of electrons,while nuclear reactions involve alterations in the very core of an atom;that dense nucleus made up of protons and neutrons.核裂变核聚变 There are two main types of

2、 nuclear reactions:fusion and fission.In fusion reactions,two light nuclei are combined to form a heavier,more stable nucleus.In fission reactions,a heavy nucleus is split into two nuclei with smaller mass numbers.Both processes involve the exchange of huge amounts of energy:about a million times mo

3、re energy than that associated with ordinary chemical reactions.In either case,if the new particles contain more stable nuclei,vast quantities of energy are released.Nuclear power plants rely on fission to create vast quantities of energy.For example,U-235 nuclides can be bombarded with neutrons,and

4、 the result is lots of energy,three neutrons,and two stable nuclei(Kr-92 and Ba-141).The three neutrons formed can collide with other U-235 atoms,setting off a chain reaction and releasing tons of energy.occurring elements,the building blocks of everything in our world.The atoms can be join,or bond,

5、in many different way.the atomic energy is the energy released by a nuclear reaction especially by fission or fusion.Atomic energy regarded as a source of power.Also called nuclear energy 核反应堆材料 种类 核聚变 核裂变 主讲 优缺点 概念:在原子核结构的变化，被称为核反应。核反应产生的核能源，被称作为原子能。原子能,也叫核能.原子核核结构发生变化放出的能量.通常指重核(如铀,钚等)裂变和轻核(氘,氚等)聚

6、变时所发出的巨大能量.An atom is an naturally 种类:太阳能等自然核能 原子弹 氢弹 人造核能 natural nuclear energy:solar energy synthesis nuclear energy：an A-bomb(atom/atomic bomb)an H-bomb(hydrogen bomb)核聚变中，原子核连接在一起或者融合，只有在极高温的条件下会出现这种情况。太阳和其他星体通过核聚变产生光和热。在阳光下，氢原子核融合，而生成氦。氢弹是人类最强大的和具有毁灭性的武器，也是氢原子融合而产生的。原子弹的爆炸提供了核聚变反映所需的热量，因为核聚变需要

7、的热量是非常大的。氢原子核融合而形成的氦，在这一过程中释放出大量的能量，从而产生了巨大的爆炸声。核反应把其中的物质转换为能量。我们已经能够利用这一原理来发电。目前，核能提供全球约 16%的电力。他们来自于不同的星球和人类的核反应炉，科学家正在疯狂的研究，使核聚变反应堆发挥其最大的潜能，且带来最少的危害。核裂变中，原子核分裂，能量得到释放。原子弹和核反应的原理都是由于核的裂变。铀元素是核裂变的主要燃料。因为铀元素具有许多有利的属性。铀原子核分裂可以很容易地射中子。此外，一旦铀原子的核分裂，许多中子被释放出来，用于其他铀原子的核分裂。这种现象被称为连锁反应。核反应堆材料（nuclear react

8、or material），核反应堆内用以产生可控核裂变链式反应并保证安全运行的各类材料。除核燃料外，还包括冷却剂、慢化剂、反射层材料、结构材料、控制材料和屏蔽材料等。核反应堆材料一般在高温、腐蚀介质和辐照等特殊条件下工作，因此对它们的物理、化学和力学性能有严格要求。核能的优点 地球上煤和石油的供应是很有限的。人们可以利用核电站发电之后，人们对煤炭和石油的使用量日渐稀少，核电站逐渐代替煤和石油来发电。核电厂不需要燃烧化石燃料。一吨铀产生的能量要比几百万吨煤炭或是几百万吨的石油生产出的能量多的多。煤和石油的燃烧，以及燃烧植物都会对空气造成污染。而核电站不会释放污染物到环境中。停止全球变暖最有力的武

9、器核电站独特的优点呢？相比于火力发电站一般电站的繁重运输任务，所以核电站可以建在交通不便、缺乏燃料的偏僻山区。同时由于核电站裂变反应根本不象普通电站烧煤那样需要氧气，所以只要有充足的水源，即使空气稀薄、交通极为不便的青藏高原也可以建堆。核电站是利用裂变得到能量，不象火力发电厂烧大量煤，造成黑烟滚滚污染空气，所以核电站比烧煤电站干净，核电站常建在大江大河边上或者风景优美幽静的海滨。此外，核电站还有一个很大的好处，就是可以产生新的裂变材料，即钚 239，它是比铀 235 更好的核燃料，而且是制造高效力核武器的材料。钚可以通过核电站中铀棒经链式裂变反应之后，从废铀棒中加以分离提取，一个功率为一百万千

10、瓦的核电站，每年可以从废铀棒中提出好几公斤的钚 239，除了可以制造原子弹用外，也可用于核电池等其他用途。二、原子能在交通上的应用 （一）航海 navigation aviation train aerospace 汽核潜艇我们对它早就不陌生。美苏两霸为了相互争夺，曾拚命建造核潜艇，到目前为止，已达二、三百艘。一般常规的潜水艇是靠柴油内燃机推进，柴油必需在缸里与氧气充而用核反应堆作动力，可以在没有氧气的海底正常运行，所以，核潜艇原则上可以长期地在一定深度海底航行而不必浮于海面，这样它就比较便于隐蔽，可以进行突然袭击。大型的新式航空母舰也有许多是靠核能作动力它可以长期在海洋游弋而不需靠岸补充燃料

11、。它装一次核燃料可以足足在北冰洋破冰运行一年。（二）航空 核反应堆在航空上应用将会有它独特的优点。航空上对飞行器的发动机要求特别高，它要求发动机发出的总功率与发动机自身重量之比越大越好，对燃料则要求每公斤燃料所提供的推力也越大越好。核燃料既然是新的高密度能量物质，所以它在航空上使用可以更显示出优越性。因为 1 克铀 235产生的功率与 2 吨汽油燃烧产生的功率相当，从上海直飞西欧一些国家，单程只需消耗几十克的核燃料。当然，如何确保飞行万无一失、安全可靠，如何避免在起飞与着落时极微量的放射性空气污染，以及核动力发动机的辐射屏蔽等问题，还需做出很大努力。（三）陆上交通 火车：原子火车早在五十年代就

12、已经着手研制。显然，一旦制造成功投入运行，据估计，如果发动机功率是八千马力，则行驶一千公里只要十五克重的核燃料。这样牵引力大，又不冒烟，比较干净，长期运行不必添加燃料，因此，原子能火车是未来理想的交通工具。汽车：可以这样设想，用一部超小型的原子反应堆加一个蒸汽机或者汽轮机代替汽车发动机。这样，除了经常补充些水之外，几乎可以在汽车出厂时装进十几克铀 235核燃料就能行驶十几万公里，直到大修时再换个燃料。原子汽车排出的仅是水蒸汽，所以不会造成大气污染。这里遇到的关键问题是设计链式反应临界质量仅仅是十几克的裂变反应堆。（四）航天 aerospace 人造卫星的发射，在军事上，经济上和科学研究上都有很

13、大的意义，而原子反应堆在燃烧时不需氧气，所以更加适宜于在宇宙空间运行。曾经设计过的原子航天火箭，它的第一级、第二级火箭是采用普通液体或固体燃料的发动机，把火箭送入高空，第三级主发动机是用原子反应堆作发动机，而最后重返大气层时可以使用普通燃料的发动机。由于核燃料能量的高度集中，原子火箭的航程非常之大，可以在宇宙空间连续航行数月之久，所以完全能挣脱地球引力，不仅可以方便地到 月亮去旅行，而且可以到太阳系中其他行星，如金星、火星、土星上面去进行科学探索，开发财富，更好地为人类服务 核能的缺点 世界上的许多国家现在所拥有的核弹足以要了地球上的每一个生命。其中两个最强大的国家-俄罗斯和美国-他们两国约有

14、 50,000 只核武器。如果核战争发生了，地球上将会是怎么样呢？如果恐怖分子掌握了核武器，那么又会怎么样？又或者，如果核武器被意外地发射了，那又会怎么样？核爆炸会产生辐射。核辐射可以使人们的细胞死亡，也能导致人体生病甚至死亡。得病的人通常都是经常接触核辐射的环境，然后在几年后发现自己已经得病。核反应堆会给人们带来很多灾难，其中一个被称为泄露。在泄露的事故中，裂变反应失控，导致爆炸，还会有大量的核辐射排放。1979 年，在三里岛附近的宾夕法尼亚州哈里斯堡的核反应冷却系统失控，导致大量的辐射泄漏，迫使成千上万的人逃离家园。幸运的是在发生核泄露之前的几分钟，人们逃离成功，没有人死亡。1986 年，

15、俄罗斯的切尔诺贝利核电厂发生更严重的灾难。在此事件中，核反应堆放射出大量的辐射，成千上万的人吸收了核辐射。几天之内几十个人相继死亡。在灾难发生后的几年，数千人死于由辐射诱发的癌症。核反应堆也有核废物处理的问题。核反应堆产生的核废料也会排出危险的辐射。由于核废料可以杀死接触过它们的人，所以它们不能像扔掉其他普通垃圾一样扔掉它们。目前，许多核废料储存在核反应堆的特殊冷却池中。美国计划将在 2010 年把核废料转移到远程地下储备。1957 年，在离俄罗斯乌拉尔山区的垃圾场数百英里远的莫斯科，掩埋的核废料神秘爆炸，造成数十人死亡。核反应堆对环境的影响可持续约 40 年至 50 年。核能源的未来 有些人

16、认为核能是一直存在于我们身边的，我们必须学会怎么样去利用它。也有人说，我们应该废除一切核武器和核电厂。这两种想法都是由于核能的优点和缺点而产生的。还有一些人的意见是介于两者之间。另外，关于风力和太阳光发电，如果有普及的机会的话就应该那样提倡风力和太阳光发电。只是，要冷静看待代替现在的火电站的实力，因为它的负担是在太沉重 Advantages of Nuclear Energy The Earth has limited supplies of coal and oil.Nuclear power plants could still produce electricity after coal

17、 and oil become scarce.Nuclear power plants need less fuel than ones which burn fossil fuels.One ton of uranium produces more energy than is produced by several million tons of coal or several million barrels of oil.Coal and oil burning plants pollute the air.Well-operated nuclear power plants do no

18、t release contaminants into the environment.Disadvantages of Nuclear Energy The nations of the world now have more than enough nuclear bombs to kill every person on Earth.The two most powerful nations-Russia and the United States-have about 50,000 nuclear weapons between them.What if there were to b

19、e a nuclear war?What if terrorists got their hands on nuclear weapons?Or what if nuclear weapons were launched by accident?Nuclear explosions produce radiation.The nuclear radiation harms the cells of the body which can make people sick or even kill them.Illness can strike people years after their e

20、xposure to nuclear radiation.One possible type of reactor disaster is know n as a meltdown.In such an accident,the fission reaction goes out of control,leading to a nuclear explosion and the emission of great amounts of radiation.In 1979,the cooling system failed at the Three Mile Island nuclear rea

21、ctor near Harrisburg,Pennsylvania.Radiation leaked,forcing tens of thousands of people to flee.The problem was solved minutes before a total meltdown would have occurred.Fortunately,there were no deaths.In 1986,a much worse disaster struck Russias Chernobyl nuclear power plant.In this incident,a lar

22、ge amount of radiation escaped from the reactor.Hundreds of thousands of people were exposed to the radiation.Several dozen died within a few days.In the years to come,thousands more may die of cancers induced by the radiation.Nuclear reactors also have waste disposal problems.Reactors produce nucle

23、ar waste products which emit dangerous radiation.Because they could kill people who touch them,they cannot be thrown away like ordinary garbage.Currently,many nuclear wastes are stored in special cooling pools at the nuclear reactors.The United States plans to move its nuclear waste to a remote unde

24、rground dump by the year 2010.In 1957,at a dump site in Russias Ural Mountains,several hundred miles from Moscow,buried nuclear wastes mysteriously exploded,killing dozens of people.Nuclear reactors only last for about forty to fifty years.The Future of Nuclear Energy Some people think that nuclear

25、energy is here to stay and we must learn to live with it.Others say that we should get rid of all nuclear weapons and power plants.Both sides have their cases as there are advantages and disadvantages to nuclear energy.Still others have opinions that fall somewhere in between.What do you think we sh

26、ould do?After reviewing the pros and cons,it is up to you to formulate your own opinion.Read more about the politics of the issues or go to the forum to share your own opinions and see what others think.小点:铁不能作反应物 铁的平均核子质量在所有元素中是最低的。（事物本来就是这个样子的）在发生核反应时不可能有质量亏损；相反，只可能增加。因此也无法放出能量。因为要想实现核反映就必须让原子有足够的能量进行裂变，但是现在人类能提供的力量有限，所以只能找那些自身能量高的也就是周期表中靠下的那些放射性元素。因为他们自身的能量大而且不稳定所以更容易，铁在周期表中 56号是金属元素没有放射性能量少，除非提供的能量够大否则他是不会反应的，现在还实现不了将来应该可以 日本是原子能大国