环境保护与新能源.ppt
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1、环境保护与新能源,几个值得思考的问题,人类社会为什么要以今天这种方式发展?(本课程之外的话题) 为什么我们一定要关注环境? 社会发展一定要以破坏环境为代价吗? 有没有一种办法既能让社会发展又不破坏环境呢? 如果有的话,我们如何才能做到呢?,环境保护与新能源,一、能源与社会发展,二、能源与环境,三、新能源,能源是社会发展的基石,能源与社会发展,能源与社会发展,二、能源消耗与环境保护,京都议定书,为了世纪的地球免受气候变暖的威胁,年月,个国家和地区的代表在日本东京召开联合国气候变化框架公约缔约方通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的京都议定书。,美国人口仅占全球人口的至,而所排放的二
2、氧化碳却占全球排放量的以上。,京都议定书规定,到年,所有发达国家排放的二氧化碳等种温室气体的数量,要比年减少.,发展中国家没有减排义务。,能源消耗与环境保护 我们消耗哪些能源,我国的能源结构,世界的能源结构,石油,天然气,煤,其他,能源消耗与大气污染,污染源 污染物 一吨燃料或原料产生 污染物重量(公斤),锅炉(燃料) 粉尘、二氧化硫、一氧化碳、 515 酸类和有机物,汽车(燃料) 二氧化氮、一氧化碳、酸类、有机物 4070,炼油(燃料) 二氧化硫、硫化氢、氨、一氧化碳、 25150 碳化氢、硫醇,化工(燃料) 二氧化硫、氨、一氧化碳、酸、溶媒、 50200 有机物、硫化物,冶金(燃料) 二氧
3、化硫、一氧化碳、氟化物、有机物 50200,采矿(矿石处理加工) 二氧化硫、一氧化碳、 (原料) 氟化物、有机物 100300,每年排放的二氧化碳达210万吨,化石能源开采高峰20202030年,呼唤新能源,化石燃料(老能源)消耗所造成的严重环境污染 以及其 自身不可再生人类今后面临能源枯竭 社会要发展就一定要消耗大量能源,消耗大量能源就一定要破坏环境吗?,三、新能源的开发与应用,新能源,风能,生物能,太阳能,核能,地热能,潮汐能,氢能,核能原子世界的奇迹,核能的威力体验 原子弹与氢弹图片,中国第一颗氢弹爆炸成功腾起的蘑菇云,束缚能,束缚能就是指“把粒子从它的母体中分离出来所需要给它的能量”。
4、 比如把基态氢原子中的电子电离出来,必须给它13.55电子伏特的能量,则基态氢原子的束缚能就是13.55电子伏特。,原子核(Nucleus)的构成,原子核包含两种粒子: 中子(Neutron)与质子(Proton) 中子与质子的质量相近,约为电子质量的1840倍。 质子为什么会聚在一核之内?(万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用),中子、质子、电子的质量,它们质量很小,通常以“原子质量单位”u表示 1u = 1.6610-27 kg 1me = 9.10910-31 kg = 0.00055 u 1mp = 1.6726210-27 kg = 1.00730 u 1mn = 1.67
5、49310-27 kg = 1.00869 u,原子核的结合能,中子的质量,质子的质量,氘核的质量(质子+中子),核能何来,核能的来源的两个途径可以获得能量: 重核裂变,即一个重核可裂变为两个中等质量的核,从而获得原子能。 轻核聚变。当两个或两个以上的较轻原子核,在极高的温度和极大的压力下非常靠近时,它们聚合在一起而形成一个较重的新原子核,同时释放出巨大的能。,重核裂变与轻核聚变,核裂变:被中子击中时,大原子核分裂成数个小原子核,这个过程会释放能量。,核聚变:数个小原子核结合并释放能量。,原子能的开发与利用,一、原子能的开发 1、 裂变的机制 2、链式反应 3、聚变反应的实现 二、原子能的利用
6、 1、 原子弹与氢弹 2、 核电站 3、 可控核聚变的研究现状与前景,裂变的机制中子扰动克服强相互作用,裂变过程中的核形变,核裂变反应,链式反应,聚变反应高温高压克服电磁排斥,氘和氚发生聚变后,2个原子核结合成1个氦原子核,并放出1个中子和0.176亿电子伏特能量。,太阳上的核聚变反应,视频:太阳,原子弹与氢弹核能的直接体验,原子弹: 它是最早研制出的核武器,它是利用原子核裂变反应所放出的巨大能量,通过光辐射、冲击波、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲起到杀伤破坏作用。 氢弹: 又称热核聚变武器,它是利用氢的同位素氘、氚等轻原子核的裂变反应,产生强烈爆炸的核武器。其杀伤机理与原子弹基本相同,但威
7、力比原子弹大几十甚至上千倍。,原子弹与氢弹图片,中国第一颗氢弹爆炸成功腾起的蘑菇云,视频:原子弹与核能,核电站可控裂变反应 核裂变能的利用,核电站一般分为两部分: 1、利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和 2、利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统)。,压水堆核电站基本工作原理,核岛,常规岛,视频:核电站,中国现有的核电站包括: 秦山核电站(运营中) 大亚湾核电站(运营中) 岭澳核电站(运营中) 田湾核电站(建设中) 三门核电站(建设中),大亚湾核电站,广东省深圳市龙岗区 大鹏镇大坑村,岭澳I期核电站,广东省深圳市龙岗区 大鹏镇岭澳村,秦山I期核电站,浙江省嘉兴市海盐
8、县 秦山镇,秦山II期核电站,浙江省嘉兴市海盐县 武原镇杨柳山,秦山III期核电站,CANDU型重水压水堆 由加拿大原子能源有限公司(AECL Atomic Energy of Canada Limited)投资设计建造并经营,运行20年后产权和管理归属中国。,秦山三期重水堆核电站,三门核电站,浙江省嘉兴市 海盐县秦山镇 螳螂山,田湾核电站,江苏省连云港市连云区 高公岛乡田湾,核能优点,减少依赖化石燃料 。 生产巨大能量 。 只需小量原料 。 铀矿蕴藏量足够长期使用。 运作成本较低(约为火力发电三分之一)。 生产电力时不会造成空气污染。,核能的缺点呼唤人类技术进步,如果核能发电厂发生爆炸就会放
9、出大量的辐射。,切尔诺贝利核电站大爆炸 已有近万人死亡, 十万人受到核辐射伤害,造成直接经济损失数十亿美元,间接经济损失数千亿美元,后患将影响一百年以上。 有专家认为,苏联境内将有两万五千人死于核污染引起的癌症。,核废料的处理不当将造成辐射污染,核能发展现状与国家能源需求,核能是公认的现实的可大规模替代常规能源的既干净又经济的现代能源 一座百千瓦核裂变电站,300万吨原煤/年 法国核电约占总发电量的70%左右 英、美等国核电约占总发电量的20%左右, 而中国大陆仅1% 左右,核电可大有作为!,可控核聚变的研究现状与前景,中国、日本、韩国、俄罗斯、美国和欧盟6大ITER成员国2005年6月28日
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