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1、核能发电原理,核能发电原理,核工程,核能发电原理,核能发电原理,核能的用途,核舰艇,核动力航母,核电厂,氢弹,船用核动力,核电,原子弹,核武器,核能发电原理,原子弹爆炸的原理是什么？它是怎么造出来的？,核能发电原理,原子弹和氢弹有什么不同？为什么？,核能发电原理,“比一千个太阳还亮”,“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉。我是死神，我是世界的毁灭者。”,“原子弹之父”奥本海默,核能发电原理,广岛的“小男孩”和长崎的“胖子”,1945年8月6日美国向日本广岛投下原子弹，装料为10公斤铀235，当量1.25万吨TNT ，因为该弹细长，被称为 “小男孩”。,“小男孩”,8月9日
2、，美国又在长崎扔下名为 “胖子”的第二颗原子弹。,“胖子”,核能发电原理,威力更大的核武器氢弹的诞生,第一次使用热核反应装置的核聚变试验， 1952年11月1日,1952年11月1日，美国采用热核反应装置，进行了人类首次热核反应核聚变试验。1954年3月1日，代号为“城堡行动”的人类第一颗可投式氢弹试验成功。其爆炸力为千万吨级TNT当量，几乎是广岛原子弹的1000倍。热核武器的能量规模及杀伤力远远超过了原子核裂变武器。,氢弹空中爆炸的冷凝云,埃尼威托克的核爆炸,核能发电原理,我国的第一颗原子弹1964年10月16日15时,核军备竞赛开始,我国的第一颗氢弹1967年6月17日,原子弹,最大的核爆
3、炸(氢弹),核能发电原理,核电厂会不会像原子弹一样爆炸？切尔诺贝利核电站事故是怎么发生的？,核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然失火，8吨多强辐射物质泄露，其辐射量相当于500颗美国投在日本的原子弹,核能发电原理,反应堆有哪些类型？各是什么原理？,核能发电原理,核能在能源结构中的地位和作用,核能发电原理,返回,铀、 钍矿,氘、锂,地球核能储量,40万亿吨,2千多亿吨,所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍.“无穷的能源”,核裂变能,核聚变能,核裂变反应,核聚变反应,490万吨,275万吨,核能发电原理,核能无穷的能源,海洋,核裂变能,核聚变能,铀、钍矿石,如全部利用，能供使
4、用24002800年,氘（来自海水）、锂,40万亿吨,2千多亿吨,如实现可控核聚变，能供使用上千亿年,返回,核能发电原理,二氧化碳CO2,煤天然气石油核能,煤天然气石油核能,氮氧化物NOx,二氧化硫SO2,煤天然气石油核能,核能-清洁能源,核电正是“最安全、最清洁、且经济效益最高的电力资源”,核能：0,核能：0,核能：0,核能发电原理,加拿大皮克灵核电厂,核能发电原理,日本美滨核电站,核能发电原理,中国秦山核电站（浙江海盐）,核能发电原理,中国大亚湾核电站（广东深圳）,核能发电原理,核能史话,伟大的发现,改变历史的事件,0.5 核能史话,核能发电原理,原子模型,原子,原子的尺寸：10-10m,
5、原子核的尺寸：10-15m,核能发电原理,原子的放射性,衰变,衰变,衰变,物质自发放出射线的性质叫放射性,也称为核辐射,核能发电原理,图1-27 费米,认识核能微观世界的里程碑,X射线,天然放射性,质子和中子,放射性物质,人工放射性,射线和射线,铀裂变,原子核的组成,核能,与核能相关的伟大发现,贝克勒耳,居里夫人,约里奥.居里夫妇,费米,查德威克,哈恩,核能发电原理,粗心的人是难有重要发现的，伟大的机会到来时，常常被擦肩而过。因此，科学上想要有成就，必须首先养成善于细心观察事物的习惯和本领。,在科学上，决不能轻易地放过偶然出现的现象。,近代微生物学奠基人巴斯德说过一句话：“在观察的领域中，机遇
6、只偏爱那种有准备的头脑。”,核能发电原理,无意中的伟大发现- X射线,1895年11月8日伦琴无意中发现阴极射线管中有射线可以穿过许多物体透视到荧光物质上使其发光。12月22 日，伦琴为夫人拍下了第一张x射线照片。未知的射线-x,金戒指,获得第一枚诺贝尔物理学奖,1895/12/22,现代物理学的揭幕人威廉伦琴,返回,核能发电原理,1896年，亨利贝克勒耳研究x射线时偶然发现铀盐能自发永久地放出一种神秘的射线。人们把这种自发放出射线的性质叫放射性。,天然放射性的发现,放射性物质,形形色色的天然铀矿石的形态,镭铍。,亨利贝克勒耳,原子科学发展的第一个重大发现,硫酸钾铀,返回,核能发电原理,天然放
7、射性极强的物质-镭的发现,1898年，居里夫妇发现含有铀或钍的物质，都会有放射性，并发现了强放射性物质-镭。 1902年，居里夫妇从沥青矿渣中提炼出钋、镭 。,居里夫妇,镭的射线强度是纯铀的九百倍,揭开了原子时代的序幕,返回,核能发电原理,射线和射线的发现,1896年，卢瑟福发现铀和钍的两种辐射在强磁铁被分开了三股,“核子科学之父” 卢瑟福,1899年，卢瑟福发现了镭的两种辐射穿透本领不同：第一种辐射不能贯穿比1/50毫米更厚的铝片，但能产生显著的电效应。 命名为射线第二种辐射，能贯穿约半毫米厚的铝片，命名为射线。,核能发电原理,1902年，物理学家卢瑟福与化学家索迪合作在对铀、镭、钍等元素的
8、放射性研究中，提出了放射性元素的衰变理论：放射性原子是不稳定的，它们自发性地放射出射线和能量，而自身衰变成另一种放射性原子，直至成为一种稳定的原子为止。这种特性即放射性。并提出了“原子能”的概念。,卢瑟福因此获1908年诺贝尔化学奖,卢瑟福、索迪元素衰变,核能发电原理,以后，卢瑟福和索迪等人进一步研究放射性元素递次变化（即衰变链系）的线索，发现如下衰变链：索迪因此及对同位素起源和性质研究获1921年诺贝尔化学奖。元素衰变理论打破了自古希腊以来人们相信的原子永远是不生不灭的传统观念，而认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子。,卢瑟福、索迪元素衰变,返回,核能发电原理,原子核模型,1911年，
9、卢瑟福用射线轰击原子，发现中间有个“原子核” 存在。核很小、坚硬、很重并且带正电。因此提出了原子核模型。在1932年发现中子后，苏联的伊凡宁柯和德国的海森堡先后提出了原子核是由质子和中子组成的模型(质子和中子统称为核子),原子核,“量子力学的奠基者之一” VK海森泊,质子,中子,卢瑟福,返回,核能发电原理,质子的发现,1914年 发现质子（氢原子核） 1919年 第一次人工核反应 4 He + 14 N 17 O + 1 H,卢瑟福原子,“核子科学之父” 卢瑟福,核能发电原理,卢瑟福用镭发射的粒子作“炮弹”，研究被轰击的粒子的情况。1919年，终于观察到氮原子核俘获一个粒子后放出一个氢核，同时
10、变成另一种原子核的结果,14N 17Op 。这是人类历史上第一次实现原子核的人工衰变，使古代炼金术士梦寐以求的把一种元素变成另一种元素的空想变成现实。当时卢瑟福写了一本书就取名为新炼金术。,人工衰变,返回,核能发电原理,中子的发现,1920 卢瑟福预言： 原子核 = 质子 +“中性粒子”？ 1930 博特和贝克尔（德）：Be 产生穿透力强的射线（断言） 1932 约里奥居里夫妇 ：Be 产生“中性射线”，以为是射线。 疑惑: 射线能量很高? 1932 查德威克读了居里夫妇文章，马上进行实验。指出： “中子的可能存在” 42He + 94Be 126C + n（中子）,查德威克,原子科学发展的第
11、二个重大发现,核能发电原理,1932年：海森伯和伊凡宁柯各自独立地提出了原子核是由质子和中子组成的核结构模型。由于中子不带电荷，不受静电作用的影响，可以比较自由地接近以至进入原子核，容易引起核的变化，因此，它立即被用来作为轰击原子核的理想炮弹。,探索原子核奥妙的钥匙中子,核能发电原理,中子的发现为核物理学开辟了一个新的纪元，它不仅使人们对原子核的组成有了一个正确的认识，而且为人工控制原子核提供了有效手段。它可以说是打开原子核奥秘的钥匙，在开发原子能的伟大事业中大显身手。,探索原子核奥妙的钥匙中子,返回,核能发电原理,1934 年约里奥.居里夫妇用 射线打击镁、硼、铝，发现在停止打击后，这些元素
12、还不断地放出射线。这些射线的强度逐渐减小，并遵守天然放射元素的衰变规律。,人工放射性核素的发现,约里奥.居里夫妇,人工制造新物质,新、不稳定,返回,核能发电原理,裂变的发现,费米,原子核吸收一个中子只会变成下一个元素。原子核结合力太大，不可能分裂,1944年，哈恩因为发现了“重核裂变反应”，荣获诺贝尔化学奖。,返回,核能发电原理,“原子的火花”链式核裂变反应,在铀核裂变释放出巨大能量的同时，还放出两、三个中子来,巨大能量,返回,核能发电原理,第一颗原子弹曼哈顿计划,1942年美国启动了取名为“曼哈顿计划”的制造原子弹计划，由奥本海默负责。 1945年7月16日，美国在新墨西哥州的一个30米高的
13、铁塔上，进行了人类第一次核试验。核爆炸腾起的烟尘若垂天之云，极为恐怖。在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡。这颗原子弹的威力，要比科学家们原估计的大出了近20倍。,“原子弹之父”奥本海默,1939年，爱因斯坦写信给美国总统罗斯福，详细阐述了研制原子弹的重要性。,核能发电原理,足球场看台下的第一座核反应堆The Chicago Pile-1,1942年12月2日下午，美国费米实验室在芝加哥大学的足球场西看台下的网球场，世界上第一座原子核反应堆 “芝加哥”第一号（CP-1）开始运行,揭开了人类利用原子能的序幕。,“反应堆之父”费米,“芝加哥”第一号,“人类于此首次完成自持链式反应的实验并因而肇始了可控的核能释放。”,核能发电原理,核能和平利用的历程,1951年，美国利用一座生产钚的反应堆的余热试验发电,1954年，苏联建成世界上第一座核电站,美国、英国和法国相继建成一批核电站,我国秦山核电站于1991年并网发电。,
