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            裂变核能的获取技术

            发布时间: 2016-07-24 19:52:41   作者:无   来源:

             

            第一部分:概述
            第二部分:技术原理
            第三部分:国内应用和发展
            第四部分:国外应用和发展
            第五部分:参考文献
             
            概述
            1.   定义
            核能又称为原子能,是由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。核裂变就是一个重核分裂成两个中等质量的核的反应过程,在这个变化过程中会释放出巨大的能量。
            2.   作用
            核燃料生产是一种特殊性、综合性很强的离新技术产业,核燃料既可在军事上为核武器提供装料,也可用于民用核能所需的供料。
            a) 核能是可持续发展的能源,作为一种广泛存在的无碳能源,污染少。核能将是最经济的减少温室气体排放的途径。核能已经开始为世界能源多元化和防止气候变暖做出巨大贡献。核能又可以大规模的用于核电站的功能,核电站设置了层层屏障,基本上不排放污染环境的物质,就是放射性污染也比烧煤电站少得多。据统计,核电站正常运行的时候,一年给居民带来的放射性影响,还不到一次X光透视所受的剂量。
            b) 世界上有比较丰富的核资源,核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等,世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源,可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。核能应用作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施有许多的优点,其一核燃料具有许多优点,如体积小而能量大,核能比化学能大几百万倍。
             
            技术原理
            裂变核能的获取技术主要分为三个步骤:裂变核燃料的开采技术,裂变核燃料的提炼技术,裂变核燃料的浓缩技术。
            裂变核燃料的开采技术又有陆地上裂变核燃料的开采和海水中裂变核燃料的开采两种。以铀矿说陆地上开采分为露天开采、地下开采、原地浸出。地下开采最为主要,它使用灵活;回采工艺比较细致,有利于降低损失与贫化,提高资源回收率。露天开采,可以使用大型机械施工,劳动条件较好;通风条件好,有利于减少氡气及氡子体对人体的危害;增产余地大,采矿成本低;基建期较短。原地浸出采出的是含铀溶液,避免了昂贵、繁重、造成严重污染的工序,生产工艺十分简单,建设投资省,劳动效率高,环境保护好,生产成本低,安全防护条件好。海水中开采分为吸附法、生物富集法、旗袍分离法、共沉浮选法、离子浮选法和溶剂浮选法。
            裂变核燃料的提炼技术有破碎和磨细、浸取、矿浆的固液分离、离子交换法提取铀、萃取法提取和精致铀和从含铀溶液中沉淀铀
            裂变核燃料铀的浓缩技术包括电磁同位素分离技术、气体扩散法、气体离心法、气动力分离法和激光分离同位素法
             
            国内发展和应用现状
            a)   现状
            中国的核工业在五十年代中期开始建立,现已形成比较完整的核工业体系。八十代初核电开始起步。中国自行设计建造的秦山30万千瓦压水堆核电站,19853月正式开工,199112月并网发电。利用外资和引进国外成套设备兴建的大亚湾核电站两台90万千瓦机组,于19878月开工建设,1994年投入商业运行。“九五”期间有4个核电项目8台机组开工建设,总装机容量为660万千瓦。中国通过6个核电项目11台机组的建设,现已形成基本配套的核动力、核燃料科研开发工业体系;积累了科研、设计、建设、运行等一整套宝贵经验;培养和造就了一支专业齐全,具有相当实力的科研、设计和工程建设队伍,建立了一批大型实验台架,进行了大量科研攻关和设计研究。
            我国核应用技术尚处于产业化的初始阶段,核技术产业虽然初具规模,但与发达国家相比,种类少、规模小、技术水平不高、基础设施不足、政策环境不完善,无论技术水平还是经济规模都存在着很大的差距。产业规模和对国民经济的贡献都比较低。
            b) 我国核技术发展的趋势
            国家发改委已将核应用技术产业列为重点发展的高新技术产业,提出要用5年左右的时间,使其产业规模达到1000亿元。西方发达国家的产业化现实为我们提供了重要的参考依据,我国在目前条件下,经过努力使核技术的产业规模占到GDP1%,亦即年产值1000亿元应该是可以实现的。
            核能作为可规模发展的替代能源,2020年后将可能有一个更大规模的发展。我国在铀资源、核废物处理处置、核电的经济性与安全性等方面将面临着与国际社会同样的压力,在国际上主要核国家发展第四代核能技术的背景下,未雨绸缪,开展我国第四代核能技术的研发是必要的。
             
            国外发展和应用现状
            a) 现状
            19世纪末西方的一些科学家陆续发现放射性元素。二战时,原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、法国、中国、日本、以色列灯火相继展开对核能应用前景的研究。
            目前全世界正在运行的核电站#除了在日本建造的几台:ABWR机组属于“第三代”之外,绝大部分属于“第二代”反应堆。截至20046月,全世界共有442台核电机组在运行,装机容量达到363GWe。核电占全世界发电总量已经连续17年稳定在16﹪左右。
            b)   世界核技术发展的趋势
            世界核电发展已经走过半个多世纪的历程(关于这一历程,国际上普遍沿用美国能源部的提法)。最近飞统计数字表明,在今后几年里全世界将有23座核电站陆续建成并投入运行。
             美国目前运行中的103座核电站,将在进一步提高运行效率的同时,使多数核电站的寿期从40年延长到60年从而节省新厂所需的巨额投资,进一步降低运行费用。从2000年启动“第四代”核能及核燃料循环的国际研讨开始,预计到2030年,“第四代”核能系统有可能达到商用化。
             俄罗斯2000年批准的核能发展战略,规划建设一批更大容量的压水堆和新型快对机组,计划在2020年前建造40太核电机组。
             国际原子能机构引用的气候变化政府间小组(IPCC)的一份特别报告预测, 2050年全世界的核电装机通量将提高到1500Gee(中值)。
             
            参考文献
            [1] 顾忠茂, 核能与先进核燃料循环技术发展动向, 现代电力,200610月第23卷第5
            [2] 李开文, 中国铀矿开采技术特点及发展水平, 中国矿业2002年第11卷第1