核能的开发与放射性防护

课件48张PPT。核能与放射性防护一、核能的基本知识二、核电站与核事故三、放射性防护一、核能的基本知识1. 什么是核能2. 核能的利用② 认识元素周期表③ 几种重要的元素④ 核裂变与核聚变① 不可控利用② 可控利用核能（或称原子能）它是原子核质量发生变化而释放或吸收的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc2;，
其中E（能量），m（质量），c（光速常量）。
核能通过核反应释放：
1、核裂变，可裂变重核裂变成两个、三个或更多个中等质量核的核反应。在裂变过程中有大量能量释放出来，且相伴放出2~3个次级中子。裂变反应包括用中子轰击引起的裂变和自发裂变两种。
2、核聚变，核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核的反应。超声波核聚变、激光约束（惯性约束）核聚变、磁约束核聚变（托卡马克）
☆核能的基本知识认识元素周期表☆核能的基本知识☆核能的基本知识氘为氢的一种稳定形态同位素，也被称为重氢，元素符号一般为D或2H。它的原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一，用于热核反应。被称为“未来的天然燃料”。30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油 几种重要的元素：氘 - 氚 - 氡 - 镭 - 铀 - 钚氚: 亦称超重氢，是氢的同位素之一，元素符号为T或3H。它的原子核由一个质子和两个中子所组成，并带有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。☆核能的基本知识氡 是一种化学元素，化学符号为Rn，原子序数是86，在元素周期表中位于第八十六位。氡通常的单质形态是氡气，无色无味，难以与其它物质发生化学反应。氡气是自然界中最重的气体。镭 是一种放射性元素，具有很强的放射性，并能不断放出大量的热：镭疗（利用镭引的γ射线或a射线进行治疗）。镭，是一种化学元素。它能放射出人们看不见的射线，不用借助外力，就能自然的发光并发热，含有很大的能量。镭的发现，引起科学和哲学的巨大变革，为人类探索原子世界的奥秘打开了大门。几种重要的元素：氘 - 氚 - 氡 - 镭 - 铀 - 钚☆核能的基本知识铀 (Uranium)的原子序数为92的元素，其元素符号是U，是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素，均带有放射性，拥有非常长的半衰期（数亿年~数十亿年）。此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特（Martin Heinrich Klaproth）发现。铀化合物早期用于瓷器的着色，在核裂变现象被发现后用作为核燃料。几种重要的元素：氘 - 氚 - 氡 - 镭 - 铀 - 钚☆核能的基本知识钚 是一种放射性元素，是原子能工业的重要原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市和广岛市的原子弹，都使用了钚制作内核部分。其也是放射性同位素热电机的热量来源，常用于驱动太空船。钚是世界上第二毒的物质。日本东京电力公司2011年3月18日晚宣布，福岛第一核电站厂区采集的土壤样本首次检测出放射性元素钚。几种重要的元素：氘 - 氚 - 氡 - 镭 - 铀 - 钚☆核能的基本知识核裂变与核聚变核裂变 (Nuclear fission)又称核分裂，是指由重的原子，主要是指铀或鈈，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。 原子弹以及裂变核电站的能量来源都是核裂变。 其中铀裂变在核电厂最常见，加热后铀原子放出2到4个中子，中子再去撞击其它原子，从而形成「链式反应」而自发裂变。撞击时除放出中子还会放出热，再加快撞击，但如果温度太高，反应炉会熔掉，因此通常会放控制棒（硼制成）去吸中子以降低分裂速度。☆核能的基本知识核聚变，又称核融合，是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了150亿年。氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高温度，一旦某一环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。也就是说，聚变堆是次临界堆，一般不会发生类似前苏联切尔诺贝利核(裂变)电站的事故，它是安全的。核裂变与核聚变☆核能的基本知识原子弹（nuclear weapon）是核武器之一，是利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用，以及造成大面积放射性污染，阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器。核能的不可控利用：原子弹、氢弹、中子弹、电磁脉冲弹等氢弹 是核武器的一种。是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。又称聚变弹 、 热核弹、热核武器。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多。原子弹的威力通常为几百至几万吨级TNT当量，氢弹的威力则可大至几千万吨级TNT当量。还可通过设计增强或减弱其某些杀伤破坏因素，其战术技术性能比原子弹更好，用途也更广泛。☆核能的基本知识中子弹（neutron bomb）中子弹是一种以高能中子辐射为主要杀伤力的低当量小型氢弹。只杀伤敌方人员，对建筑物和设施破坏很小，也不会带来长期放射性污染，尽管从来未曾在实战中使用过，但军事家仍将之称为战场上的“战神”──一种具有核武器威力而又可用的战术武器。核能的不可控利用：原子弹、氢弹、中子弹、电磁脉冲弹等电磁脉冲弹 号称“第二原子弹”，主要包括核电磁脉冲弹和非核电磁脉冲弹。非核电磁脉冲弹，是利用炸药爆炸压缩磁通量的方法产生高功率微波的电磁脉冲武器。核电磁脉冲弹是一种以增强电磁脉冲效应为主要特征的新型核武器。☆核能的基本知识核电站 （nuclear power plant）核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。但用的最广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。核能的可控利用：核电站二、核电站与核事故1. 核电站的原理与类型2. 两次重要的核电站事故① 切尔诺贝利事故② 美国三里岛事故3. 福岛核电站概况及爆炸事故4. 中国目前的核电站分布☆核电站与核事故核电站用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。核电站的工作原理☆核电站与核事故快堆 快堆的全名为快中子（能量大于0.1 MeV的中子）增殖反应堆。 是一种以快中子引起易裂变核铀-235或钚-239等裂变链式反应的堆型。快堆的一个重要特点是：运行时一方面消耗裂变燃料（铀-235或钚-239等），同时又生产出裂变燃料(钚-239等)，而且产大于耗，真正消耗的是在热中子反应堆中不大能利用的、且在天然铀中占99.2%以上的铀-238,铀-238吸收中子后变成钚-239。在快堆中，裂变燃料越烧越多，得到了增殖，故快堆是当今惟一现实的增殖堆型。
主要用于核武器装药钚-239的生产。慢中子（能量约为1keV的中子）效应 经过石蜡减速之后的慢中子更能引起人工核反应
沸水堆核电站：以沸水堆为热源的核电站.沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂、并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆.沸水堆与压水堆同属轻水堆,都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点.它们都需使用低富集铀做燃料.沸水堆核电站系统有:主系统(包括反应堆);蒸汽—给水系统;反应堆辅助系统等。核电站的类型：快堆、热堆（压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等）☆核电站与核事故压水堆核电站：以压水堆为热源的核电站.它主要由核岛和常规岛组成.压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯.在核岛中的系统设备主要有压水堆本体,一回路系统,以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统.常规岛主要包括汽轮机组及二回路等系统,其形式与常规火电厂类似。沸水堆核电站：以沸水堆为热源的核电站.沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂、并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆.沸水堆与压水堆同属轻水堆,都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点.它们都需使用低富集铀做燃料.沸水堆核电站系统有:主系统(包括反应堆);蒸汽—给水系统;反应堆辅助系统等。核电站的类型：压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等☆核电站与核事故核电站的类型：压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等重水堆核电站：以重水堆为热源的核电站.重水堆是以重水做慢化剂的反应堆,可以直接利用天然铀作为核燃料.重水堆可用轻水或重水做冷却剂,重水堆分压力容器式和压力管式两类. 重水堆核电站是发展较早的核电站,有各种类别,但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。石墨气冷堆核电站：以气体(二氧化碳或氦气)作为冷却剂的反应堆.这种堆经历了三个发展阶段,有天然铀石墨气冷堆、改进型气冷堆和高温气冷堆三种堆型.天然铀石墨气冷堆实际上是天然铀做燃料,石墨做慢化剂,二氧化碳做冷却剂的反应堆.改进型气冷堆设计的目的是改进蒸汽条件,提高气体冷却剂的最大允许温度,石墨仍为慢化剂,二氧化碳为冷却剂.高温气冷堆是石墨作为慢化剂,氦气作为冷却剂的堆。☆核电站与核事故压水堆核电站示意图☆核电站与核事故沸水堆核电站示意图☆核电站与核事故重水堆核电站示意图☆核电站与核事故沸水堆核电站示意图核事故的主要种类核反应堆冷却剂丧失事故（又称为“核反应堆失水事故”）美国三里岛、日本福岛、1961年，苏联H-1级K-19核潜艇
核反应堆反应性引入事故。是指向反应堆内瞬间引入的中子数量过多，使核燃料的链式反映过于猛烈，功率急剧升高，运行失控而发生的事故。切尔诺贝利、1985年8月，苏联K-431导弹核潜艇“提棒事故”
堆心欠冷事故 是指核反应堆冷却系统发生故障，使堆心冷却能力不足引起的事故。☆核电站与核事故核事故分类与等级划分核电站的事故按照核安全法规分类一般分为：
事件、设计基准事故、严重事故。
安全分析是根据不同的事故的验收准则进行确定了和概率论结合的分析，在一定的事故序列情况下导致的放射性释放及对社会、人及环境造成的影响满足一定的标准。☆核电站与核事故1986年4月26日当地时间1点24分，前苏联的乌克兰共和国切尔诺贝利核能发电厂发生严重泄漏及爆炸事故。事故导致31人当场死亡，上万人由于放射性物质远期影响而致命或重病，至今仍有被放射线影响而导致畸形胎儿的出生。这是有史以来最严重的核事故。外泄的辐射尘随着大气飘散到前苏联的西部地区、东欧地区、北欧的斯堪的纳维亚半岛。此事故引起大众对于前苏联的核电厂安全性的关注，事故也间接导致了苏联的瓦解。苏联瓦解后独立的国家包括俄罗斯、白俄罗斯及乌克兰等每年仍然投入经费与人力致力于灾难的善后以及居民健康保健。因事故而直接或间接死亡的人数难以估算，且事故后的长期影响到目前为止仍是个未知数。切尔诺贝利核事故☆核电站与核事故10倍： 绿色和平组织称切尔诺贝利核泄漏危害被低估10倍； 　　
800年： 专家称消除切尔诺贝利核泄漏事故后遗症需800年； 　　
9.3万人：20年前的切尔诺贝利核电站事故造成致癌死亡人数约为9.3万人左右； 　　
27万人： 27万人因切尔诺贝利核泄漏事故患上癌症，其中致死9.3万人； 　　
34万人： 核泄漏事故发生后，前苏联立即疏散了11万多人，随后数年，又从污染严重地区搬迁了23万人，前后共疏散34万余人； 　　
20亿人： 建立在白俄罗斯国家科学院研究成果上的报告说，全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响。切尔诺贝利核事故的几组数字☆核电站与核事故1979年3月28日凌晨4时，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆心压力和温度骤然升高， 2小时后，大量放射性物质溢出。在三里岛事件中，从最初清洗设备的工作人员的过失开始，到反应堆彻底毁坏，整个过程只用了120秒。6天以后，堆心温度才开始下降，蒸气泡消失——引起氢爆炸的威胁免除了。100吨铀燃料虽然没有熔化，但有60%的铀棒受到损坏，反应堆最终陷于瘫痪。此事故为核事故的第五级。（核事故共7个级别，级别越高，危害越大） 美国三里岛核事故☆核电站与核事故美国宾夕法尼亚州道芬县萨斯奎哈纳河有座长3英里的三里岛。巴布科克和威尔科克斯公司在这座岛上建设了90万功率的核电站，从1974年开始进入了正式运行，而1978年又启动了2号设备。1979年3月28日，启动已有4个月的2号设备的冷冻阀门时出现了故障。将发动机内部蒸汽转换为水的冷冻水量下降，因为蒸汽压力过高，钢管破裂了。温度攀升，原子炉被融化，从中流出的放射性物质填满了建在周围的1米多厚的机壳容器。因为有机壳容器，并没有对周围造成过多的影响。进入21世纪，美国付出了停止建设核电站的代价。2000年，加利福尼亚州供电能力出现巨大缺口，纽约则因缺电在2003年经历了一片漆黑。 ?随后，美国政府才改变计划，修理核电站暂时缓解了缺电情况。近日，政府通过总统巴拉克·奥巴马，发表了重新建设核电站的计划。但是，在过去的31年里，美国一直放弃了核电站建设.发生三里岛核电站事故以后的31年☆核电站与核事故福岛核电站（Fukushima Nuclear Power Plant）是目前世界上最大的核电站，由福岛一站、福岛二站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆。受东日本大地震影响，福岛第一核电站损毁极为严重，大量放射性物质泄漏到外部，日本内阁官房长官枝野幸男宣布第一核电站的1至6号机组将全部永久废弃。联合国核监督机构国际原子能机构(IAEA)干事长天野之弥表示日本福岛核电厂的情势发展“非常严重”。法国法核安全局先前已将日本福岛核泄漏列为六级。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事故定为最高级7级。日本福岛核电站概况☆核电站与核事故福岛核事故影响与处理☆核电站与核事故福岛核事故影响与处理☆核电站与核事故日本福岛核电站危机☆核电站与核事故日本福岛核电站危机☆核电站与核事故福岛核事故与切尔诺贝利核事故比较☆核电站与核事故十一座主要核电站：
秦山核电站
广东大亚湾核电站
岭澳核电站
田湾核电站
红沿河核电站
宁德核电站
阳江核电站
三门核电站（2 USA 西屋 AP1000）
海阳核电站（2 USA 西屋 AP1000）
方家山核电站
咸宁核电站
中国主要核电站分布图三、放射性防护1. 什么是放射性3. 生活中的放射物质2. 放射性致病机理4. 放射性的防护☆放射性防护放射性: 某些元素的原子通过核衰变自发地放出α或β射线(有时还放出γ射线)的性质，称为放射性。
按原子核是否稳定，可把核素分为稳定性核素和放射性核素两类。一种元素的原子核自发地放出某种射线而转变成别种元素的原子核的现象，称作放射性衰变。能发生放射性衰变的核素，称为放射性核素（或称放射性同位素）。放射性的概念☆放射性防护放射性致病机理： 射线可以穿过人体组织，穿透过程中遇到阻碍就会与阻碍物质之间形成碰撞并且释放能量。高能量对人体细胞而言，最直接的伤害就是导致人体的DNA发生断裂，随后产生一系列的后续反应，如细胞表达异常，细胞变性或者坏死，或长时间细胞异化后形成恶性肿瘤。 有些人体细胞尤其平时增殖快的细胞，对射线特别敏感，被照射后立刻代谢异常或死亡，另外，如果人体的DNA表达被打断后没有正确修复，那么也可能会将坏的DNA遗传给下一代，造成子代的畸形，但上述现象只是在直接受到大剂量辐射时才会出现。放射性致病机理☆放射性防护人体一旦经过轻度和中度的辐射之后，机体所受到的损伤就出现了，医疗只能缓解人体受到的这种损伤，通过对出现的特殊症状和体征进行针对性处理，帮助人机体自身康复或减轻痛苦，或防止严重后发的疾病（即并发症）。正常人被辐射后损伤最快会在几个小时左右出现，有些人慢一些可能会在几天后出现，通常即便不经过治疗，自身机体也会在几周或几个月的时间里慢慢康复。比如辐射破坏了胃肠道细胞，产生了腹泻，那么医院可以帮助病人克服脱水等严重的并发症。 随着时间的流逝，这些被照射过后的人都会慢慢痊愈。当然，这也不排除有些人可能会发生随机性反应——就是DNA断裂产生的后遗症，下一代致畸和肿瘤患病率的提高。放射性致病机理☆放射性防护放射性物质进入人体的途径☆放射性防护放射性对人体的危害放射性对人体的危害：在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用。如在400rad的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，则人100%死亡。照射剂量在150rad以下，死亡率为零，但并非无损害作用，住往需经20年以后，一些症状才会表现出来。放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害。☆放射性防护放射性物质：某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到，只能用专门的仪器才能探测到的射线，物质的这种性质叫放射性。 放射性物质是那些能自然的向外辐射能量，发出射线的物质。一般都是原子质量很高的金属，像钚 ，铀，等。放射性物质放出的射线有三种，它们分别是α射线、β射线和γ射线。生活中的放射性物质☆放射性防护生活中的放射性物质人体遭受过量辐射，可能导致疲劳、头昏、失眠、皮肤发红、溃疡、出血、脱发、白血病、呕吐、腹泻等，有时还会增加癌症、畸变、遗传性病变发生率，影响几代人的健康。一般来讲，身体接受的辐射能量越多，其放射病症状越严重，致癌、致畸风险越大。☆核电站与核事故日本核电站泄漏后的放射性物质之一：碘131☆核电站与核事故日本核电站泄漏后的放射性物质之二：铯137福岛日本暖流千岛寒流☆放射性防护防止或减少放射源发出的射线对人体的伤害，主要有四种防护手段：距离防护，即距离放射源越远，接触的射线就越少，受到的伤害也越小；屏蔽防护，选取适当的屏蔽材料（如混凝土、铁或铅等）做成屏蔽体遮挡放射源发出的射线；时间防护，尽可能减少与放射源的接触时间；器材防护，为防止放射性物质由呼吸道进入人体，开放性液源应在通风柜内操作，粉末态源应在手套箱内操作。操作者应佩戴口罩、手套、目镜，穿防护服等保护用品。放射性物质的防护谢谢观看