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1、1,化学与社会 Chemistry and Society,化学化工系,2,第十三讲 核能及消防,3,能源分类,一次能源,二次能源,常规能源,新能源,煤制品洗煤，焦炭，煤气,石油制品汽油，煤油，柴油 燃料油，液化石油气,电力，氢能，余热，沼气，蒸气等,可再生能源水能,非再生能源如煤炭，石油 天然气，核裂变燃料,可再生能源太阳能，风能，生物质能,非再生能源核聚变燃料 油页岩，油砂,4,主要内容,5,13.1.核反应,原子核,1H,16O,A.原子结构示意图,电子,电子轨道行径距离为原子核直径的 10,000 倍,6,7,中子与原子核作用分类示意图,B.核反应示意图,8,235U,中子,核裂变示意
2、图,9,核聚变,核聚变示意图,10,三种核的质量亏损和结合能,结合能越大的核就越稳定，使它分裂成单个核子就需要更高的能量,11,13.2.核能的利用,A.原子弹,1945年8月，两颗投在日本的原子弹，结束了残忍的第二次世界大战。人类掌握无限能源的同时，也掌握自我毁灭的利器。,12,1949年8月,苏联进行了原子弹试验。1952年11月，美国进行了以液态氘为热核燃料的氢弹 原理试验，但该实验装置非常笨重,不能用作武器。1953年8月，苏联进行了以固态氘化锂6为热核燃料的 氢弹试验,使氢弹的实用成为可能。1954年2月美国进行了类似的氢弹试验。50和60年代，英国、法国各自先后进行了原子弹与氢 弹
3、试验,1964年10月16日，首次原子弹试验成功。1966年12月28日，小当量的氢弹原理试验成功；1967年6月17日成功地进行了百万吨级的氢弹空投试验。,13,1977年美军试爆中子弹成功，卡特总统便以之为政治武器，希望逼前苏联裁军，保证不侵犯西欧。但到了1978年4月，卡特在国内外各种压力下，推迟了生产计划，改为只生产中子弹部件。,1980年法国试爆了中子弹没过多久，前苏联也有了中子弹,著名核子物理学家王淦昌，提出激光核聚变理论，80年代初，建造了用于激光聚变研究的装置，80年代末期成功试爆中子弹。,14,中子弹的特点：一是早期核辐射效应强。二是爆炸释放的能量低。三是放射性沾染轻，持续时
4、间短。,15,B.医疗卫生,可利用少量放射性元素进行体检与病变部位定位追踪。,16,17,居里夫人放射性镭，可以杀死癌细胞，但其同时也能杀死正常细胞，所以可能出现头发脱落、恶心想吐的症状。,18,全身伽玛刀,19,C.核能源供应,20,核能发电示意图,锅炉,冷凝器,冷卻海水,涡轮机,发电机,蒸 汽,机械泵,21,22,23,a.不排放巨量的污染物质到大气中，无空气污染；b.不产生加重地球温室效应的二氧化碳；c.鈾燃料，除了發電外，沒有其他的用途。d.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，燃料体积小，存储、运输方便，一座1000百万瓦的核电厂一年只需30吨铀燃料；e.核能发电的成本中，燃料費用
5、所佔的比例較低，較不易受到国际经济形势影响；,优势,24,能源密度,25,26,10亿瓦燃煤电厂燃煤需求量及其所产生污染,燃煤電廠,每分钟900公斤灰尘每分钟15吨CO2每分钟200公斤SO2,10亿瓦燃煤电厂,氮氧化合物全年生成量相當於 20萬輛 排放量,每年燃煤消耗量210300万吨,27,28,billion kilowatt-hours,各国核能发电量(2003),29,Source:International Atomic Energy Agency,各国核能发电占比(2003),30,发达世界：24个国家和地区（包括台湾和香港）。先进的发展中世界：47个国家和地区（包括中国，巴西，
6、阿根廷等）。一般的发展中世界：13个国家和地区（印度，巴基斯坦，菲律宾等）,2003年MIT发表的多学科研究报告“核能的未来”预测2050年核电达到1000-1500GWe,31,a.热污染较火电厂严重b.排放微量的放射性物质 c.产生放射性废料d.民众对安全的疑虑,32,33,34,2009年2月9日央视新大楼北配楼发生火灾,35,2010年11月15日上海火灾,36,2008年1月2日，乌鲁木齐德汇国际广场火灾现场。,37,2010年11月13日清华学堂古建筑火灾,38,A.火灾产生条件,B.化学自燃,C.火灾消防原理,D.消防救援知识,39,A.火灾产生条件,火区的温度较高，使其中白炽的
7、固体粒子和某些不稳定(或受激发)的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光。发光的气相火区就是火焰，它的存在是火过程中最明显的标志。由于不完全燃烧等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。现在，人们发现很多火反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。这里，游离基的链锁反应是火反应的实质，光和热是火存在过程中的物理现象。,火灾的本质,40,从本质上讲，火反应是一种氧化还原反应，它服从于化学动力学、化学热力学的定律以及其他自然的基本定律（质量守恒、能量守恒），但其放热、发光、发烟、伴 有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。如果火
8、反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。它与一般的火没有本质差别，主要区别在于物质的反应速度，一定条件下，两者可以互相转化。,41,a.可燃物(还原剂)凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起火反应的物质，均称为可燃物。如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张、塑料、橡胶、纺织纤维、硫、磷、钾、钠等。,火形成的必要条件,b.助燃物(氧化剂)凡是与可燃物结合能导致和支持火存在的物质，都叫做助燃物。如空气(氧气)、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。空气是最常见的助燃物，一般情况下，可燃物的燃烧都是指在空气
9、中进行的。,c.点火源 凡是能引起物质产生火的点燃能源，统称为点火源。如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。,42,a.一定的可燃物浓度 可燃气体或蒸气只有达到一定的浓度时才会产生火。如，氢气的浓度低于4%时，不能被点燃；煤油在20时，接触明火也不能产生火。,火形成的充分条件,b.一定的含氧量 可燃物产生火所需要的最低含氧量。,c.一定的着火能量 即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。,d.相互作用 火存在的三个基本条件需相互作用，火才能发生和持续进行。,43,44,B.化学自燃,自燃 连续加热，尽管没有与明火接触，但当温度升高至某一温度时，发生燃烧的现象称为自
10、燃，此时的温度称为自燃点,金属K 或Na等遇水或水蒸气会发生自燃 2K+2H2O=2KOH+H2+Q,白磷30oC时发生自燃 4P+5O2=2P2O5+Q,45,C.火灾消防原理,防火基本原理 防止火存在三个基本条件中的任何一条，都可以防止火灾的发生。一切防火技术措施都包括两个方面：一是防止形成火的基本条件产生；二是避免形成火基本条件相互作用。,46,a.控制可燃物 在生活中和生产的可能的条件下，用难燃或不燃材料代替易燃材料；降低可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）在空气中的浓度，如在工厂车间或库房易产生可燃气体 的地方，可采用通风或局部通风，使可燃物不易积累，从而不会超过最高允许浓度；防止可燃物
11、质跑、冒、漏、滴；对于那些相互作用能产生可燃气体或蒸气的物品 应加以隔离，分开存放；在森林中采用防火隔离林等。,47,b.隔绝空气涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行；对有异常危险的，要充入惰性介质保护；隔绝空气储存某些物质等。,c.消除点火源 在易产生可燃性气体的场所，应采用防爆电器；同时禁止一切火种。,d.防止形成新火的条件，阻止火灾范围扩大 设置阻火装置，阻止火焰蔓延；在车间或库房里筑防火墙，或在建筑物之间留防火间距，一旦发生火灾，使之不能形成新的燃烧条件，防止扩大火灾范围。,48,a.隔离法 隔离法就是将可燃物与着火源隔离开来。如将尚未着火的可燃物移走，使其与正在燃烧的可燃物
12、分开；断绝可燃物来源等，燃烧区得不到足够的可燃物就会熄火。,灭火基本原理,b.窒息法 窒息法就是消除燃烧条件之一助燃物（氧气、空气或其它氧化剂），使火停止。常用的措施有：用不燃或难燃物捂住燃烧物表面；用水蒸气或惰性气体灌注着火的容器；密闭起火的建筑物的孔洞等，使燃烧区得不到足够的氧气而窒息。,49,d.抑制灭火法 抑制灭火法，是将化学灭火剂喷入燃烧区参与燃烧反应，中止链反应而使燃烧反应停止。采用这种方法可使用的灭火剂有干粉和卤代烷灭火剂。灭火时，将足够数量的灭火剂准确地喷射到燃烧区内，使灭火剂阻断燃烧反应，同时还要采取必要的冷却降温措施，以防复燃。,c.冷却法 冷却法就是将燃烧物的温度降至着火
13、点（燃点）以下，使燃烧停止；或者将临近着火场的可燃物温度降低，避免形成新的燃烧条件。,50,D.消防救援知识,火灾的分类A类火灾：指固体物质火灾。这中物质往往具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。B类火灾：指液体火灾和可熔化的固体火灾。如汽油、煤油、原油、甲醇、乙醇、沥青等。C类火灾：指气体火灾。如煤气、天然气、乙烷、甲烷、氢气等。D类火灾：指金属火灾。如钾、铝等。,51,a.教育孩子儿童不玩火，不玩弄电器设备,b.使用明火要小心,c.用电用气当谨慎,d.莫使烟蒂惹灾祸,e.疏散通道和安全出口要通畅,室内防火,发现着火要大声呼喊，或敲打面盆、铝锅等能发出响声的东西，召唤更多的人参与灭火
14、，并迅速拨打电话“119”向消防部门报警。,52,救人第一的原则救人第一的原则，是指火场上如果有人受到火势威胁，企、事业单位消防队员的首要任务就是把火围困的人员抢救出来。运用这一原则，要根据火势情况和人员受火势威胁的程度而定。在灭火力量较强时，人未救出之前，灭火是为了打开救人通道或减弱火势对人员威胁程度，从而更好地为救人脱险、及时扑灭火灾创造条件。在具体施救时遵循“就近优先、危险优先、弱者优先”的基本要求。,53,火场逃生常识,a.熟悉环境 暗记出口,b.速离险地 不贪不闹,c.简易防护 蒙鼻匍匐,d.勿入电梯 改走楼道,e.被困室内 固守为妙,f.火已及身 切勿惊跑,g.缓降逃生 不等不靠,h.缓晃轻抛 寻求援助,54,谢谢！,
