Sunday, April 17, 2011

核能的过去与未来

2011-04-10  来源: 新消息报(银川)

1898年,居里夫人发现了放射性元素钋和镭。

核能分为核裂变能和核聚变能两种。

1905年,爱因斯坦提出了著名的质能转换公式E=mc2。

核能是20世纪人类的一项伟大发现,并已取得了十分重要的成果。

1938年,哈恩和斯特拉斯曼发现核裂变现象;1942年12月2日,著名科学家费米领导几十位科学家,在美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆,标志着人类从此进入了核能时代。

在这以前人类利用的能源,只涉及到物理变化和化学变化,当核能进入人们的生产和生活后,一种通过原子核变化而产生的新能源从此诞生。

应用:可大规模替代化石燃料

第一座反应堆首次启动时,功率仅为0.5瓦。60多年后的2008年,核电已占全世界总发电量的15%。据国际原子能机构统计数据,截至 2009年6月,全世界共有436台核电机组在运行,总装机容量达到372.5GWe(千兆瓦),在建核电机组45座,装机容量39.95GWe。目前,核发电量占本国总发电量比例最高的国家是法国,2004年其核电发电量占到总发电量的78%。

当前,世界上的主要能源是煤、石油、天然气这些化石燃料,化石燃料不是可再生能源,用掉一点儿就少一点儿。燃烧化石燃料向大气排放大量的“温室气体”二氧化碳、形成酸雨的二氧化硫和氮氧化物,并排放大量的烟尘,这些有害的物质对环境造成了严重的破坏。1987年,曾任世界卫生组织总干事的布伦特兰领导的世界环境和发展委员会提出了“可持续发展”的概念,就是“既满足当代人的需求,又不危及后代人满足其需求的发展”。为了实现可持续发展,人类迫切地需要新的替代能源。

核能分为核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是通过一些重原子核发生“链式裂变反应”释放出的能量;核聚变能则是由两个轻原子核结合在一起形成更重的原子核时释放出的能量。核聚变又叫“热核反应”。然而,迄今为止成功实现工业应用规模的核能只有核裂变能。

历史:可追溯到19世纪末

核能问世的准备时期,可以追溯到19世纪末至20世纪初。

19世纪末,英国物理学家汤姆逊发现了电子;1895年,德国物理学家伦琴发现了X射线;1896年,法国物理学家贝克勒尔首次发现了天然铀的放射性;1898年,居里夫人又发现了新的放射性元素钋和镭;1902年,她经过4年的艰苦努力成功分离出毫克级的高纯镭;1905年,爱因斯坦提出了著名的质能转换公式E=mc2(c为光速,E为能量,m为转换成能量的质量)。

1914年,英国物理学家卢瑟福通过实验,确定氢原子核是一个正电荷单元,称为质子。1932年,英国物理学家查得威克发现了中子。1938 年,德国科学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼用中子轰击铀原子核,发现了核裂变现象。有些元素可以自发地放出射线,这些元素叫做放射性元素,放射性元素可以放出3种看不见的射线。

未来:确保安全是前提

反应堆是通过受控的链式裂变反应,将核能缓慢地释放出来的装置,是和平利用核能的最主要设施。

反应堆的种类繁多,一般是根据用途分为动力堆、生产堆和研究堆。动力堆是利用核裂变释放的能量来产生动力,进行发电、供热、推动船舰等。生产堆是利用中子生产新的核燃料,研究堆是利用中子进行基础科学和应用科学的研究。

为了实现核能的进一步发展,当前世界许多国家的核科学家正在研究与发展先进的核反应堆,进一步提高反应堆的安全性和经济性。我国目前正在研发多种先进反应堆。另外,中国原子能科学研究院承担的中国实验快堆于2010年7月首次达到临界,这是中国核电领域的重大自主创新成果,意味着中国第四代先进核能系统技术实现了重大突破。

3月11日,日本大地震使得其位于福岛核电站的多个机组相继发生爆炸并导致一定程度的放射性泄漏,增加了人们对核电安全性的担忧,也给当前世界核电快速发展的格局增添了变数。目前,随着世界各国对核电安全性的进一步重视以及核电技术的快速进步,世界上运行的老旧堆型正在逐步退出历史舞台,未来核电将转向新一代的具有固有安全性的先进反应堆,人们能够在确保安全的情况下享受核电给我们带来的益处。(据《光明日报》)
(本文来源:宁夏网-新消息报 )

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