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发布时间:2018-11-19 16:22 来源:荆楚网

经济的发展、能源的短缺,促使核电工业迅速崛起。核能以其独有的优势受到了世界各国的重视与欢迎。然而在发展核技术的同时也给周围环境造成了一定程度的放射性污染。本文是关于核能的思考:核能的原理以及核能所具有的各种优势;国内外核能技术的发展情况及前景以及放射性污染的危害,更重要的是关于发展核能的必要性的深刻思考。

 

 

随着我国经济快速发展,核能作为支撑我国经济高速发展的支柱之一,其占据了举足轻重的地位。全世界范围内,不管是政治、军事、经济活动;还是人类日常的生活方式都离不开对能源的依赖。但随着消费量不断的增加,地球化石原料(石油、天然气、煤)的使用年限越来越短以及环境破坏日益严重,开发新能源已成为人类一项迫切和重要的任务。与传统能源相比,核能具有高能效、低污染、经济、可持续发展的优点。作为主要核电能源,核武器等战略能源储备以及民用科研需要,开发越来越多的铀矿和伴生放射性矿产资源已是大势所趋。然而,对核能的开发与利用是一把双刃剑,一旦核泄漏造成放射性污染,对世界来说又将是巨大的灾难。以下便是对核能的认识以及思考:

“核能”来源于保持在原子核中的一种非常强的作用力——核力。 核力和人们熟知的电磁力以及万有引力完全不同,它是一种非常强大的短程作用力。取得核能的方式有两种:一是目前已达到实用阶段的核裂变方式,二是目前还处于研究试验阶段的核聚变方式。

1.核裂变:铀-235是自然界中存在的一种易于发生裂变的元素。当使用一个中子轰击铀-235原子核时,这个原子核能分裂成两个较轻的原子核,同时产生23个中子和β、γ等射线,并放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀—235原子核,引起新的裂变。以此类推,这样就使裂变反应不断地持续下去,这就是链式裂变反应。在链式反应中,核能就连续不断地释放出来。目前建成的核电站原理是利用又铀的裂变能。

2.核聚变:1938年发现铀核裂变的前5年,人们就已经发现了核聚变。都带正电的原子核间由于核力的作用既彼此吸引又互相排斥,当两个带正电的原子核互相接近时,它们之间的静电斥力也越来越大。当两个原子核之间相距只有约3x10-12(万亿分之三)毫米时,它们之间的吸引力才会大干静电斥力,两个原子核也才可能聚合到一起同时释放出巨大的能量,这就是核聚变。只有较轻的原子核才能产生聚变。与核裂变相比,核裂变发电有着更多的优点:

与核裂变相比,核裂变发电有着更多的优点:1.能量大  2.资源丰富  3.成本低  4.安全、无污染。核能发电利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。其具体过程为:核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗,至少有一个中子能引起另一个原子核裂变,使裂变自持地进行,则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。 但是要用反应堆产生核能,需要解决下列问题:为核裂变链式反应提供必要的条件,使之得以进行。链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电,还会酿成灾害。裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大,必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。

与传统的火力发电相比,利用核裂变所产生的能量发电具有无可比拟的优势,其具体体现在以下几个方面:

1)高能效——铀是高能量的核燃料,1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2050吨优质煤,其能量密度比起化石燃料高上几百万倍。

2)核电站是非常清洁的能源,不排放这些有害物质也不会造成"温室效应",因此能大大改善环境质量,保护人类赖以生存的生态环境。

3核能具有巨大的能量,具有经济性。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍半到两倍,不过它的核燃料费用却要比煤便宜得多,运行维修费用也比火电站少,如果掌握了核聚变反应技术,使用海水作燃料,则更是取之不尽,用之方便。

4世界上有比较丰富的核资源,具有可持续发展性。核燃料有铀、钍氘、锂、硼等。轻核聚变的燃料是氘和锂,1升海水能提取30毫克氘,地球上的锂储量有2000多亿吨,锂可用来制造氚,足够人类在聚变能时代使用。

正如世间没有完美的事物,核能的开发与利用是一把双刃剑,一旦造成放射性污染,后果不堪想象。核能的开发与利用是一把双刃剑,一旦造成放射性污染,后果不堪想象。核电站在正常运行期间,不可避免地要向环境排放放射性污染物。核电站排放的气态放射性污染物包括:85Kr133Xe135Xe131I133I90Sr137Cs14C 以及3H ;液态放射性流出物包括:3H54Mn58Co60Co110Ag124Sb131I90Sr134Cs 137Cs 等,这些放射性核素排放至海里将对生态环境带来一定程度的影响。放射性污染具有以下特性:

1)与一般化学毒害物质污染不同,放射性污染通常是无嗅无色,其放射性与物质的化学状态无关,很不容易察觉。

2)每一种放射性核素都有一定的半衰期,不因气压、温度而改变。有的放射性核素的半衰期极长,而有些则只有几分钟甚至几秒。对于短半衰期(小于1-10 年)的放射性核素通常采取隔离,让其自然衰变就可以减少放射性污染。因此,科研人员关注更多的是,半衰期超过10 年的放射性核素在环境中的污染行为。

3)通常放射性核素都能发射出具有一定能量的一种或几种射线(αβγ 射线)。除了核反应条件外,任何化学、物理、生物的处理都不能改变放射性核素的性质,但放射性核素能随着介质的扩散或流动在自然界中迁移,并进入植物、动物、人体内被吸收、富集。

4)放射性核素被动物和人体吸收富集后,其电离辐射会引起生物组织内分子和原子电离,破坏组织中的大分子结构,威胁健康。其损伤方式有急性的,但多数情况下为慢性的、隐性的(远期效应、躯体效应、遗传效应),往往不易察觉,所以必须要预先排查,防患于未然。

核能的开发与利用是一个世界范围的议题,西方发达国家比我们更早地意识到潜在的污染与问题。不少发达国家的核能开发与利用比我国早起步10-20 年,随之而来的放射性污染也较早地出现,为此,必须要重视放射性核素与环境关系的研究。

与传统化石能源以及太阳能、风能等新能源相比,核能拥有高效、清洁、经济等诸多优点。从以上论述来看,对核能的开发与利用可以有效地解决人类能源紧缺的问题,自然界中丰富的核资源也可以免去人们对于能源枯竭的担忧。核电站的基建费用是火力发电厂的1.52倍,但其运行成本及维修费用却比火力发电厂要便宜不少,再加上原料成本等因素综合考量,利用核能技术发电可以大大节约成本。与拥有核技术的其它国家相比,我国对核能的研究起步较晚,从核电发展总趋势来看,中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行,当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。在发展核技术的同时,不能忽视的一点是核技术带来的放射性污染,目前世界上还没有能有效解决和污染的方法,因此在发展核技术的同时也不能放松对放射性污染与环境关系的研究。

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