核能开发与应用课程介绍课程主要内容参考书：核反应堆工程主编阎其昌哈尔滨工程大学出版社核能开发与应用编著马栩泉化学工业出版社课程考试要求第一讲核燃料与核燃料循环第一章：核能概述第一讲核燃料与核燃料循环第一章核能概述第一讲核燃料与核燃料循环第一章核能概述什么是核能?裂变能:是通过一些重原子核裂变释放出的能量。例如，一个铀-235原子核在中子的作用下裂变生成两个较轻的原子核，在这个过程中释放出的能量就是核能。核聚变能:是由两个轻原子核结合在一起释放出的能量。例如，氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)的原子核结合在一起生成氦(4He)，在这个过程中释放出的能量就是核聚变能。目前工业应用规模的只有核裂变能，核聚变能只用于军用，即制造氢弹.受控核聚变或受控热核反应:通过有控制地缓慢地释放核聚变能达到大规模地和平利用叫做。受控热核反应迄今尚未实现工业化应用。核能分为两种，一种叫核裂变能，简称裂变能；一种叫核聚变能，简称聚变能。第二章：核燃料与核燃料循环第二章：核燃料与核燃料循环在一定的条件下，由一个中子引起一个铀原子核裂变开始，新产生的中子会继续引起更多的铀原子核裂变，这样一代代地传下去，像链条一样环环相扣，称为链式裂变反应。条件：一定的质量，热中子轰击235U裂变反应式：X1、X2称为裂变碎片（裂变产物,放射性）。裂变产物：Zn至Dy（30号~66号元素）如：裂变能量：E=200MeV1g铀完全裂变：2500吨标准煤2.276104kW•h2、核燃料：U-235(天然）、U-233、Pu-2393、铀（U）1789年，德国化学家克拉普罗特发现（化合物）。1841年，法国化学家佩里戈特分离出元素铀。铀是92号元素，原子序数为92，原子量为238，化学符号为U铀广泛分布在地壳和海水中，地壳中铀的平均含量约为2g/t，海水中约为0.36-2.3个/L。铀矿物：155种，铀矿石几乎都以铀的氧化物存在。铀的天然丰度：238U：99.284%,235U:0.711%,234U:0.0054%金属铀是一种软的银白色金属，密度：19.214g/cm3,熔点：1132.30C4、钚（Pu）钚是银白色金属，熔点640℃，沸点3234℃。在干燥的空气中，表面的氧化膜起保护作用，氧化缓慢，但有水气存在下氧化膜被破坏，容易被氧化。钚溶于盐酸、磷酸，但不溶于硝酸和浓硫酸。钚的氯化物、硝酸盐、硫酸盐易溶于水，氧化物、氢氧化物、草酸盐碳酸盐不溶于水。钚有剧毒，一片阿斯匹林大小的钚，足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死人类。钚的毒性比砒霜大4.86亿倍。化学符号Pu，原子序数94，为锕系元素的成员和人工放射性元素。半衰期最长的同位素是钚244。1940年美国G.T.西博格、E.M.麦克米伦、J.W.肯尼迪和A.C.沃尔用152.4厘米回旋加速器加速的16兆电子伏氘核轰击铀时发现钚238。第二年又发现钚的最重要的同位素钚239。在自然界中只找到两种钚同位素，一种是从氟碳铈镧矿中找到的微量钚244，它具有足够长的半衰期，可能是地球上原始存在的。另一种是从含铀矿物中找到的钚239，是铀238吸收自然界里的中子而形成的。其他钚同位素都是通过人工核反应合成的。钚的大规模制备是通过反应堆中的核反应进行的，由铀-238吸收中子后生成，再用溶剂萃取和离子交换纯化。钚是易裂变的放射性元素，能用作核燃料，用于制造核武器。钚用作快中子增殖反应堆燃料时，新形成的钚比消耗的钚还要多。1941年3月28日，沃尔首度用加速器生产了大约0.5微克的纯钚239，而证实它能够以热中子来激发裂变，产生比铀235的裂变更大的能量（它的裂变截面积后来证实比铀235约多百分之五十）。5、钍（Th）周期表位置：90号，原子序数为90，原子量为232钍的发现：瑞典化学家白则里1828年从矿石中提炼出来。密度：11.72熔点:1750C主要用途:核燃料高温气冷堆可采用钍-铀循环充分利用钍。6、核燃料循环核燃料的应用：军用与民用核燃料循环：目前核能的产生及应用，基本上依靠铀这种核燃料，从铀矿的勘探和开采、铀的加工和精制、铀的转化、铀的同位素分离、核反应堆元件的制造、对反应堆用过的核燃料（乏燃料）进行后处理以及对产生的放射性废物的处理与处置，形成了一个循环系统，称为核燃料循环。核燃料循环构成了核能工业的基础。6、核燃料循环核燃料的应用：军用与民用核燃料循环：目前核能的产生及应用，基本上依靠铀这种核燃料，从铀矿的勘探和开采、铀的加工和精制、铀的转化、铀的同位素分离、核反应堆元件的制造、对反应堆用过的核燃料（乏燃料）进行后处理以及对产生的放射性废物的处理与处置，形成了一个循环系统，称为核燃料循环。核燃料循环构成了核能工业的基础。