7. 核聚变能量的释放
与铀相同数量的轻核聚变时放出的能量要比铀大几倍 。例如1克氘化锂(Li-6)完全反应所产生的能量约为1克铀-235裂变能量的三倍多 。实现核聚变的条件十分苛刻 , 即需要使氢核处于几千万度以上高温才能使相当的核具有动能实现聚合反应 。
8.核能是可持续发展的能源
世界上已探明的铀储量约490万吨 , 钍储量约275万吨 。这些裂变燃料足够使用到聚变能时代 。聚变燃料主要是氘和锂 , 海水中氘的含量为0.034克/升 , 据估计地球上总的水量约为138亿亿立方米 , 其中氘的储量约40万亿吨 , 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 。按目前世界能源消费的水平 , 地球上可供原子核聚变的氘和氚 , 能供人类使用上千亿年 。因此 , 有些能源专家认为 , 只要解决了核聚变技术 , 人类就将从根本上解决了能源问题 。
9.核裂变
核裂变(Nuclear fission)是一个原子核分裂成几个原子核的变化 。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变 。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核 , 同时放出二个到三个中子和很大的能量 , 又能使别的原子核接着发生核裂变…… , 使过程持续进行下去 , 这种过程称作链式反应 。原子核在发生核裂变时 , 释放出巨大的能量称为原子核能 , 俗称原子能 。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量 。裂变过程相当复杂 , 已经发现裂变产物有35种元素 , 放射性核素有200种以上 。
10.核能的利用
“1942年12月2日 , 人类在此实现了第一次自持键式反应 , 从而开始了受控的核能释放 。”这是原子时代的出生证 , 这段话就写在美国芝加哥大学里一座废弃不用的运动场的外墙上 , 人类制成的第一座原子反应堆就是在这个运动场看台下面的网球场中诞生的 , 这项工程的领导人就是意大利物理学家恩里科·费米 。
1941年12月 , 在爱因斯坦等科学家的建议下 , 美国总统罗斯福批准了名为“曼哈顿工程”的计划 , 要赶在希特勒之前 , 全力以赴研制出原子弹 。从1941年至1945年 , 历时5年 , 共动员了50万人 , 15万名科学家和工程师 , 耗资20亿美元 , 用电占全美国电力的1/3 。原子弹的实际制造是在后来被誉为“原子弹之父”的科学家奥本海默的领导下 , 于1943年末完成的 。1945年7月16日 , 第一颗原子弹试验成功 。8月6日和9日 , 美国政府将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎 , 迫使日本帝国主义投降 。
由于原子弹的巨大破坏力 , 它成了冷战时期的重要战略武器 , 各国竞相研制 。1949年 , 前苏联爆炸了一颗比美国投掷到广岛的原子弹大五倍的核弹 。1964年 , 我国成功爆炸了第一颗原子弹 。根据联合国公布的材料 , 当时全世界共有核弹头5万多个 , 爆炸当量约为150亿吨梯恩梯炸药 , 全球每人要受到相当于3吨梯恩梯炸药的核威胁 , 因此有人把原子弹称为是“毁灭地球的发明” 。
第二次世界大战后 , 核能开始被用于和平事业 。1954年6月 , 前苏联建成了世界上第一座原子能发电站 , 尽管它只有5000千瓦的发电功率 , 但它揭开了人类和平利用核能的新纪元 。核能发电作为一种新能源 , 受到了世界各国的重视 。40多年来 , 世界核电发展史证明了核电是一种经济清洁和安全的能源 。发电站的综合成本比核电站要高出38% 。法国的核电成本只是燃煤火电的52% , 燃煤火电站会向大气排放大量污染物 , 而核电站不会排放任何污染物 。到1995年 , 全世界共有432座核电站在运转发电 , 中间只发生过两次放射性物质外泄事故 , 而且都是由于操作失误引起的 。自1988年前苏联切尔诺贝利核电站事故之后 , 世界各国已不再使用本身欠安全的石墨堆 , 而且增加了安全壳保障措施 , 我国核电站采用的就是较为先进的压水堆 。因此 , 核电站比以前更加安全可靠了 。
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