夏天开空调的时候有多干脆,交电费的时候就有多狼狈,尤其是商业用电的公寓住户,那电费交得简直是在放打工人的血 。
用电必须缴费
即使大家都在呼吁电费的下调,但根据能源价格和国际形势来说,也不太可能 。人们只能寄希望于新能源的大规模开发和应用,虽然我国对风能的开发和利用已经相对成熟,但其大部分应用地区只在西北和沿海,内陆城市几乎享受不到该能源的便利 。
新能源——风能
这时候,核能便吸引住了人们的目光,人们开始把希望寄托在它的身上,科学家每一次对核资源的成功研发,都意味着人类大规模使用核能发电的可能更进了一步 。
核能的开发方式核能也叫原子能,是由原子核里的物质发生反应产生的能量 。作为最具潜力的新能源之一,它有两种开发方式,每一种都有着巨大威力 。一类是核聚变,另一类是核裂变 。
核能的两种开发方式
最常见的核聚变就是太阳的能量形成和释放,人类目前也在更多的研究如何更好地应用核聚变 。这并不是说核聚变能释放的能量比核裂变多,而是因为核聚变需要的元素对人类来说更为常见,而且更加经济安全,只是其过程反应更难控制,人类还在不断地实验和探索 。
太阳内部核聚变
核聚变主要是由一些氢同位素如氘、氚等的轻元素在一定条件下发生反应,聚合成氦核然后释放出巨大的能量,而且核聚变所产生的能量是清洁安全的,氘、氚等轻元素能够在海洋中大批量的找到,所以人类对其抱有很大期望 。
核裂变是指像铀等重元素的裂变,人类已经掌握了相对成熟的核裂变技术,并且应用到了实际中 。比如现在的核电站就是采用核裂变控制的,缺点就是辐射大,容易对人体造成伤害,所以虽然重元素铀在海洋中也有较大的储备量,且我们拥有可以使用的核裂变技术,却依然没有将其大范围推进寻常百姓家 。
核电站
要用当然就用最好的,人们都将目光聚焦于核聚变,那么如果核聚变技术真的研发成功,我们的电费会降到几分钱一度吗?会不会干脆不要钱了?
想象总是美好的,虽然核聚变确实能释放出巨大的能量,但其反应过程损耗太大,而且核聚变需要的氘、氚两元素中,后者的价格大约为每千克3000万美元 。光反应元素的成本就如此高昂,这样即使核聚变成功研发到可以实际应用,这电费真的会比以前低吗?很难说 。
成本太高
除了价格之外,核聚变所需元素中的氢同位素氘在自然界中的含量大约为0.02%,平均每升海水中含有 0.03克氘,这个数字看起来不怎么样,但其实际应用意义却很重大 。
据估计:每0.03克氘在核聚变时所产生的能量,相当于同时燃烧300升的汽油,而氘-氚反应时能放出1780万电子伏特的能量 。含量小但是能量大
而且氘 -氚的核聚变反应方式相比于其他聚变方式是最容易实现的,这在技术原理上就已经迈过了一道大坎 。但最容易也并不等于真的容易,氘 -氚的核聚变反应有个非常重要的条件,就是它们需要在高温条件下进行 。而这个高温达到了上千万甚至上亿摄氏度,这样的反应堆条件并不是挥挥手张张嘴就可以实现的 。
高温条件很难达到
相比之下,氘的提取方法也更简单便捷,而且它的价格与氚相比基本可以忽略不计,这在一定程度上也有利于降低整体的成本 。
但其反应中的消耗问题实在无法忽视,科学家们也一直在努力研究如何减少损耗,毕竟实验发现,氘 -氚的核聚变反应方式的质量亏损比为0.375% 。且核聚变释放出的能量并不能完全用来转化为电能,实际上只有反应后的最多5%的能量能够有机会转化为电能,而且在转化为电能时,也最多只有一半可以成功转化 。
电能
所以,如果将元素成本和转化效率以及反应堆设施、人工费用等七七八八都算起来的话,这样转化出的电能单价恐怕不会太低,至少,人们渴望的将其免费是肯定没门的 。
至于更难的核聚变方式,虽然我们无法实现,但其实际上正在太阳上发生,例如气气聚变 。其实太阳在早期也是先经历的氚氘反应,只是经过长时间的燃烧,将氚氘耗尽了,所以不得不燃烧现在的氕氕 。
模拟太阳的气气反应
核能的优势不管是核聚变还是核裂变,其最闪耀的特点就是它的巨大能量 。而核聚变释放的能量还同时拥有清洁,安全等优势 。其实,哪怕是利用核裂变发电的核电站也几乎只有核辐射这一个缺点,因为核能发电也不会产生什么有毒气体降低空气指数 。
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