上海交通大学：《能源与环境》教学资源（教学资料）非化石能源（第4讲）

蒸汽机、煤炭 内燃机、石油 燃煤电厂是如何发电的？ 现代生活离不开电 祸炉蒸汽 蒸汽冲动汽轮机 汽轮机 发电机 切制磁力线发电

蒸汽机、煤炭 内燃机、石油 现代生活离不开电

环境污染 能源短缺 气候变化 解决方案？

化石能源清洁高效利用 与二氧化碳捕集及封存 化石能源替代 媒气化 煤化工 醇醚燃料 IGCC发电 化制氢 燃煤电厂是如何发电的？ (蒸汽锅炉) (内燃机) (燃气轮机) (燃料电池) 煤炭 石油 天然气 氢气 重整 ① ⑧ 制氢 ⑧-©⑧ C @-©⑧ 锅炉蒸汽 @-⊙⑧ 蒸汽冲动汽轮机 分布式供能氢能交通 供热、 ⑧-©-⑧ 汽轮机 分布式供能联合循环发电 煤燃烧 ① 动力、 c02捕获与封存 发电机 发电 化工原料交通燃料 切料磁力线发电 超高参数超临界发电 工业节能 建筑节能 交通节能

化石能源清洁高效利用 与二氧化碳捕集及封存 化石能源替代 工业节能 建筑节能 交通节能

化石能源替代

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核能

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the nucleus orbit 约瑟夫·约翰·汤姆逊 欧内斯特·卢瑟福 1897从实验中发现了电子 1909年通过α粒子轰击金属薄片发现原子核 1904年提出原子无核的“葡萄干面包”模型 1911年提出有核原子行星模型 年140 U-235 居里夫妇对放射性进行深入研究 奥托·哈恩1938年发现重核裂变 1903年和贝克勒尔共享物理诺贝尔奖

约瑟夫∙约翰∙汤姆逊 1897从实验中发现了电子 1904年提出原子无核的“葡萄干面包”模型 欧内斯特·卢瑟福 1909年通过α粒子轰击金属薄片发现原子核 1911年提出有核原子行星模型 居里夫妇对放射性进行深入研究 1903年和贝克勒尔共享物理诺贝尔奖 奥托·哈恩1938年发现重核裂变

氢弹 原子弹 阿尔伯特·爱因斯坦(1879.3~1955.4) 理论物理学家 核子平均质量 核聚变 核裂变 D E=mc2 1905年提出质能转换的理论 Fe 核子的平均质量与原子序数之间的关系

阿尔伯特·爱因斯坦（1879.3～1955.4） 理论物理学家 1905年提出质能转换的理论 原子弹 氢弹

石墨作为减速剂，吸收中子和慢化中子，有效地激发核裂变 把镉棒插入反应堆，调节镉棒深度，来控制裂变反应的速率 实现自持的链式反应，可控的原子能释放 恩利克·费米 外来中子 Enrica Fermi (1901-1954) 轴235 意大利出生的美籍物理学家 校不稳定的轴235 福射 裂变 链式教变反应 中子 世界上第一座铀一石墨核反应堆

世界上第一座铀—石墨核反应堆 恩利克·费米 Enrica Fermi （1901-1954） 意大利出生的美籍物理学家 实现自持的链式反应，可控的原子能释放 石墨作为减速剂，吸收中子和慢化中子，有效地激发核裂变 把镉棒插入反应堆，调节镉棒深度，来控制裂变反应的速率

曼哈顿工程 玻尔 奥本海默 费因曼 费米 费米小组于1942年12月2日在芝加哥大学 奥本海默领导的洛斯阿拉莫斯实验室可以 建成了世界上第一座铀一石墨核反应堆 看作是整个曼哈顿工程的“总装车间” 美国在曼哈顿工程中投入了巨大的人力、物力、财力，前后耗时三年，总计花费超过20亿美元

费米小组于1942年12月2日在芝加哥大学 建成了世界上第一座铀—石墨核反应堆 美国在曼哈顿工程中投入了巨大的人力、物力、财力，前后耗时三年，总计花费超过20亿美元 玻尔 奥本海默 费因曼 费米 奥本海默领导的洛斯阿拉莫斯实验室可以 看作是整个曼哈顿工程的“总装车间” 曼哈顿工程

R ★=82 原子弹投到长崎的落点 负责投掷原子弹的B29轰炸机 投向长崎的原子弹“胖子” 投向广岛的原子弹“小男孩

投向长崎的原子弹“胖子” 投向广岛的原子弹“小男孩” 负责投掷原子弹的B29轰炸机 原子弹投到长崎的落点