慢性辐射。这是发展核工业时必须重视的问题，尤其要
慎重处置由反应堆排出的各种放射性污染物。
• 2）放射性废物的环境问题
• 反应堆定期排出的大量放射性，主要来 自两方面：裂变碎片产物（fission products）和反应堆中的其它材料受堆芯 强中子场作用产生的中子活化产物
（neutron acfiration products）Βιβλιοθήκη NH3/mg/L0.4
0.3 0.2 0.1 pH=8.2~8.5
0
20
25
30
35
40
0
5
10 15 20 25 30 35 40 水温/℃
水温/℃ 图8－2 未离解氨随水温的变化 长山电厂——库里泡水库，夏季
图8－3 未离解氨随水温的变化 徒河电厂——徒河水库，夏季
表示长山电厂的库里泡水库和陡河电厂的陡河水库内未离解氨 (NH3· H 2O)随水温升高而增加的情况。
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
日本福岛核电站事故
德国宣布在2022年前关闭所有的核电站
我国应该发展核电吗？
中国核电厂运行和在建现状
北京 海阳 田湾
2 10 31
7 10 19
100 100 100
核裂变(nuclear fission) 链式反应(Nuclear Chain Reaction)
核能利用的诞生
1939年梅特纳在研究铀核裂变时发现，当把裂变碎 片的原子量相加起来时，发现其和并不等于铀的原子量， 而是小于铀的原子量。弗里施在做用中子轰击铀的实验 中，观察到每当中子击中铀核时，异常巨大的能量几乎 把测量仪表的指针逼到刻度盘以外。铀核分裂产生的这 个能量，比相同质量的化学反应放出的能量大几百万倍 以上。梅特纳认为在核反应过程中，发生了质量亏损， 这个质量亏损的数值正相当于反应所放出的能量，并且 根据爱因斯坦的质能关系式算出了每个铀原子核裂变时 会放出的能量。爱因斯坦的这个质能关系正确地解释了 原子能的来源。就这样，人们发现了“原子的火花”， 一种新形式的能量。这个能量就是原子核裂变能，也称 核能或原子能。
• （3）其它污染物及酸雨 • 气体废物中硫氧化物数量最大，苯并（a）芘 最毒。
2 核电站与环境
1987年底，核能在全世界能源中所占的比重为8％， 预计到2020年将达到31％（见下表）
年份 石油 煤 天然气 核能 其他 总计
1979 2000 2020
43 29 11
28 28 26
20 23 13
8.2 能源利用对环境的影响
1 . 化石燃料的影响
煤炭 1.矿井地表沉陷 2.露天开采占地 3.酸性矿井水 4.矿井瓦斯(CH4) 5.煤炭贮运中的污染 6.洗煤厂排放水 7.煤矸石：采煤过程和洗煤 过程中排放的固体废物煤伴生废 石。 8.煤炭的液化和气化(见表） 9.煤炭燃烧中产生的污染
洗煤厂排放水
按对环境的影响分： 1、环保型能源（清洁能源）：太阳能、风能、水能 （潮夕能、水势能）、氢能、天燃气、乙醇等。 2、非环保型能源：煤、石油。
风力发电机
太阳能热水器
二、世界能源消耗情况
1.世界能源消耗情况
无烟煤 烟煤 标准量/1021J 年限 实物量/105Mt 7.11 比重/% 57.2 19.8 4.58 209 3.28 13.3 石油 5.64 45 1.35 16.2 天然气 5.00 52 128.9× 1012m3 14.5 100 总储 量 34.6
能源结构的变迁
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主 要能源形式之一的电力消耗逐年增加。根据统 计，人口若每30年增加一倍，电力的需求量每 八年就要增加一倍。 于是，20世纪末，能源结构开始经历第三次 转变，即从以石油为中心的能源系统开始向以 煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构 转变。特别是随着时间的推移，核能的比例将 不断增长，并将逐步替代石油和天然气而成为 主要的大规模能源之一。
• • • • • • • • • 在洗煤过程中，一般 洗选一吨煤用水量4-5 立方米，因选煤全国 每年排出的选煤废水 就有4000万吨。 此外，露天煤场煤炭 装卸时所用的降尘洒水、 煤堆自燃时灭火用的水、 如未做过处理流入江河湖海都会对水体造成污染。
石油
1.石油开采造成的污染 2.石油运输与储存中的泄漏与燃烧 3.石油加工中的污染 4.石油及石油产品燃烧产生的污染
• 核聚变放射性污染等环境问题少很多，如 氘和氚之核聚变反映，其原料可以直接来 自于海水，可以说是取之不尽，用之不竭 。 • 可控制核聚变方式：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）
3 水力发电对环境的影响
水库建造的过程与建成之后，对环境的影响：
1.可能诱发地震 2.改变生态环境 3.影响气候 4.泥沙沉积和水质改变 5.社会问题
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，但威力比原子 弹大几十甚至上千倍。
核能 (nuclear energy)
• 1945: 第一颗原子弹爆炸 • 1951: 第一座核电站建成 • 目前，31个国家拥有439 座核电站，供应17%的世 界电力．
1945: 第一颗原子弹爆炸
1945年8月6日美国向日本广岛投下原子弹。此弹 重4082公斤，弹长3.05米，弹径0.711米，装料为10公 斤铀235，当量为1.25万吨，因为该弹细长，被称为 “小男孩”。原子弹造成了死亡7.1万人，伤6.8万人， 遭到破坏的总面积达12平方公里，破坏建筑物5万余所。 在距离爆炸地点约200米的半径内，高温及炫目的光线 使周围的一切东西被烧毁或者褪了颜色，强烈的冲击波 把烧焦的人体和物体溅到墙壁上。一座繁荣的城市瞬间 变成了烟雾弥漫的废墟。
Shanghai
大连
秦山 三门 宁德 福清 防城港 阳江 昌江 台山 大亚湾
运行（13） 在建（28）
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日在莫斯科敲 定法国的卡达拉舍（Cadalache）为可控 核聚变反应堆建设地，这一为期30年、共 计投资将超过100亿欧元的国际超大型科 学合作项目很快就将正式启动。
• 3）反应堆的安全问题 • 目前世界上普遍使用的反应堆都是轻 水堆，功率一旦过高，核裂变反应就变弱， 功率自动复原，或由操作人员通过调整使 功率复原，即便操作人员未发现，紧急停 堆装置也能实现自动停堆。
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出大量的辐射。
切尔诺贝利核电站大爆炸 已有近万人死亡，
（1）自20世纪50年代以来，随着工农业的迅速发展和 交通工具数量的增加，世界能源的消耗速度急剧增加。 （2）发达国家能耗很大，尤其是个人能源消耗水平越 来越高。 （3）因此造成世界能源生产的增长率远大于人口的增 长率（数据)。 （4）目前世界上消耗最多的能源是石油，由于发达国 家工业发展很决，石油消耗量很大，致使石油消耗的 比例增加。改变了 20世纪60年代前以煤为主要能源的 局面。
燃煤发电厂
炼油厂
西气东输
一、能源的概念和分类
能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源， 如太阳能、风力、水力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能 等等均可称为能源。 可再生能源：水力
常规能 不可再生能源：煤、石油、 天然气 一次能 源 源 可再生能源：太阳能、生物能、风 新能 能、 地热能、海洋能 源 不可再生能源：核燃料 二次能源：电力、焦炭、煤气、沼气、蒸汽、汽 油、柴油、重油、氢、激光
原子弹“小男孩”
核电站对环境的影响
1）慢性辐射的影响问题
2）放射性废物的环境问题
3）反应堆的安全问题
1）慢性辐射的影响问题
核电站对人的体外慢性辐射影响，在反应堆的密度
还不很大的时候，可以暂时不予考虑。但是，由反应堆
和核工业前处理和后处理车间中释放的少量放射性，通
过水或空气特别是食物链的放大效应，会造成人体内的
4）利用过程中的环境污染
化石燃料燃烧时产生的污染物对环境造成的影响：
（1）全球气候变化
燃料中的碳转变为二氧化碳而进入大气，从而导致温 室效应，改变全球的气候，危害生态系统。
（2）热污染 热污染首先使水体各类无机氮含量都增加。原因是水温升 高使藻类的繁殖加快和固氮藻的固氮速率增大。
0.24 0.20 未 离0.16 解 NH3/mg/L 0.12 0.08 pH=8.0 0.04 pH=8.5 0.8 未 0.7 离 0.6 解 0.5
世界能源资源（1992）
2.世界能源消耗趋势
4.能源结构的变迁
历史上，伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与 应用，世界的能源消费结构经历了数次变革。 18世纪的以煤炭替代柴薪。
19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。 20世纪20年代，随着石油资源的发现与石油工业的发 展，世界能源结构发生了第二次转变，即从煤炭转向石油 与天然气。 20世纪60年代，石油与天然气已逐渐称为主导能源， 动摇了煤炭的主宰地位。 20世纪70年代以来两次石油危机的爆发，开始动摇了 石油在能源中的支配地位。以此同时，大部分化学能源的 储量日益减少，并伴随着许多环境污染问题。
100 硅藻 藻 类 的 相 对 比 例 ％
绿藻 50 蓝藻
/ 20 25 30 35 40 图8－4 藻类种群结构与水温的关系