核能的應(yīng)用與前景展望

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1、核能的應(yīng)用與發(fā)展前景展望許楠楠(蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蘭州730000)摘要：從18世紀(jì)60年代，英國工業(yè)革命開始，人類經(jīng)歷了工業(yè)時代、電氣時代和信息時代，在這250多年的時間，人類消耗了地球數(shù)百萬年前形成的化石能源的絕大部分，21世紀(jì)是人類發(fā)展的重要世紀(jì)，同時也是人類常規(guī)能源短缺的世紀(jì)，如何擺脫能源危機(jī)成了各國發(fā)展生活中不可回避的話題。開發(fā)新能源，尋找替代能源是人類為了走出能源危機(jī)所邁開的極其有意義的一步，從目前人類掌握的技術(shù)看，核能有著許多不可替代的優(yōu)勢，如核能發(fā)電清潔，較其它發(fā)電方法穩(wěn)定，運(yùn)行成本不易受國際經(jīng)濟(jì)因素影響等。關(guān)鍵詞：核能

2、和平利用反應(yīng)堆型前景展望1．前言人類的進(jìn)步里不開能源，蒸汽機(jī)的發(fā)明引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命，使人類進(jìn)入了蒸汽時代，蒸汽機(jī)的主要能源物質(zhì)是煤炭。19世紀(jì)60年代活塞式內(nèi)燃機(jī)問世，直到今天，人類的主要生產(chǎn)運(yùn)作還是靠內(nèi)燃機(jī)，可以說是內(nèi)燃機(jī)使人類步入了現(xiàn)代社會，內(nèi)燃機(jī)的主要能源物質(zhì)是石油。不管是蒸汽機(jī)還是內(nèi)燃機(jī)，所使用的能源物質(zhì)都是化石燃料，屬于不可再生資源。1973年、1979年我們?nèi)祟惤?jīng)歷了兩次能源危機(jī)，其中有政治因素也有經(jīng)濟(jì)因素，通過這兩次能源危機(jī)，讓我們看清楚人類的發(fā)展史是能源的消耗史，一旦現(xiàn)在依賴的常規(guī)能源耗盡，我們的正常生活將陷入萬劫不復(fù)

3、的深淵。日常生活困擾還不是最可怕的，因?yàn)槟茉次C(jī)人類可能爆發(fā)戰(zhàn)爭，現(xiàn)在國際上的戰(zhàn)事多少都牽扯到能源。新能源開發(fā)是我們走出困境的必由之路，目前進(jìn)行試探性利用的新能源主要是太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等?，F(xiàn)階段，國際上發(fā)展較快的是運(yùn)用核能發(fā)電，在法國，核能發(fā)電量占整個國民用電量的78%，是世界上核能發(fā)電量比重最大的國家，我國的核能發(fā)電量僅占2%，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，我國正在大力發(fā)展核電事業(yè)。2．人類對核能的認(rèn)識讓世界知道核的應(yīng)該是1945年8月6日和9日，這兩天美軍分別向日本的長崎和廣島投下了兩顆代號分別為boy和fat的

4、兩顆原子彈（見下圖），據(jù)日本官方統(tǒng)計(jì)，這兩次核爆炸直接炸死3萬多人，此后15年，因?yàn)檩椛湟约胺派浞蹓m而死亡的人數(shù)有19萬。核能是以這樣及其不光彩的“開場白”登上人類歷史舞臺的，這也就導(dǎo)致人類對核能利用的恐懼，外加冷戰(zhàn)時期美蘇兩個超級大國的核軍備競賽，更加劇了人類對核能的恐懼。但凡事都有兩面性，核能能摧毀人類也能造福人類，正如滕建群上校所說核能開發(fā)與利用像其他技術(shù)一樣，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它即經(jīng)歷了分裂：一是為軍事所吸納。二是用于發(fā)電、醫(yī)療等領(lǐng)域，成為造福人類的重能源【1】。核能給人類的第一張名片Boy和Fat兩顆原子彈爆炸時令人毛骨悚然的美麗城市被核子

5、武器攻擊后的慘狀人類對核能的恐懼除了以上原因外，還有對各種射線輻射的憂慮。因?yàn)樯渚€無色無味，看不見摸不著，我們?nèi)祟惪赡芴焐鷮δ承┎荒芨兄氖挛镄拇嫖窇郑椛洳⒉皇且驗(yàn)槿祟惏l(fā)明了原子彈而產(chǎn)生的，在輻射防護(hù)中，希沃特是輻射劑量的一種單位，記作Sv。我們常見的有α射線、β射線和γ射線三種。α射線是氦原子核流，β射線是電子流，γ射線是波長短于0.2埃的電磁波，其中α射線的電離能力最強(qiáng)，β射線次之，電離能力最差的是γ射線，三種射線的穿透能力和上邊的順序相反（見下圖）。在現(xiàn)實(shí)生活中，輻射離我們并不遙遠(yuǎn)，我們無時無刻不在接受著放射性照射，為什么這樣說呢？

6、因?yàn)殛柟饩褪翘柹蠚湓雍税l(fā)生核聚變反應(yīng)所放出的一種能量形式。還有我們平時進(jìn)行體檢時所進(jìn)行的某些檢測，如拍X光，做腦CT檢查等。1895年倫琴在維爾茨堡大學(xué)發(fā)現(xiàn)了X射線，右圖是人類歷史上第一張X光照片。我們?nèi)粘Ｉ钪薪邮艿恼丈鋭┝咳缦卤恚何覈承└弑镜椎貐^(qū)水、糧食、蔬菜、空氣土壤北京—?dú)W洲往返一次肺部透視一次核電站周圍3.7毫希/年0.25毫希/年0.15毫希/年0.04毫希0.02毫希0.01毫希/年通過以上數(shù)據(jù)，我們可以清晰的看到，在人類利用核能造福人類的同時，只要通過恰當(dāng)?shù)妮椛浞雷o(hù)，完全可以抵消其對我們生活所產(chǎn)生的“影響”。3．核能的原

7、理我們身邊的一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，核能就是由小小的原子核發(fā)生某種變化而釋放出來的。較輕的原子核融合成一個新核或重核分裂成其它新核都將釋放出能量，我們分別稱之為核聚變和核裂變，目前人類能加以控制的是核裂變，我們的核電站都是利用核裂變進(jìn)行發(fā)電的。核能發(fā)電利用鈾燃料進(jìn)行核分裂連鎖反應(yīng)所產(chǎn)生的熱，將水加熱成高溫高壓，核反應(yīng)所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍）。裂變釋放的能量『2』能量形式能量，MeV裂變碎片的動能168裂變中子的動能5瞬發(fā)γ能量7裂變產(chǎn)物γ衰變—緩發(fā)γ能量7裂變產(chǎn)物β衰變—緩發(fā)β能量8中微子能量12總共2

8、07注：在核物理計(jì)算中，我們經(jīng)常使用電子伏特（eV）而非焦耳（J）作為能量單位，其換算關(guān)系是1eV=1.6×10-19J核裂變的原理圖如下，一個中子轟擊重核，使其分