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核电解读(4)
http://www.100md.com 2011年5月15日 《百科知识》 2011年第10期
     故必须特别慎重处理。从切尔诺贝利到福岛,人类仅有的两次达到国际评价标准7级的核事故,留给人们的是惨痛的回忆和高昂的代价。所以各国都必须接受这些深刻的教训,提高千万倍警惕!

    核电未来发展的方向

    核电的未来发展方向是实现受控核聚变。所谓核聚变,就是由较轻的原子核聚合成较重的原子核而释放出能量。实际上,真正洁净环保且资源丰富的是未来的核聚变能。最常见的是由氢的同位素氘(重氢)和氚(超重氢)聚合成较重的原子核(如氦)而释放出能量。核聚变比核裂变具有两大优势。第一,地球上蕴藏的核聚变燃料远比核裂变燃料丰富得多,每升海水中含有0.03克氘,这样地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。因此,核聚变能是真正取之不尽用之不竭的能源。第二,核聚变能既干净又安全。由于它不会产生污染环境的放射性物质,所以是洁净的;而且受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行,因此它的运行也是安全的。
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    从20世纪50年代开始,国内外都在一直在探索核聚变能,目前提出了不少核聚变方法。因为需要把聚变燃料加热到上亿摄氏度高温才可能发生核聚变,就像氢弹的爆炸那样,但是和平利用核聚变则需要能量缓慢释放,才能利用热能发电。问题的关键是,没有任何一种容器能承受上亿摄氏度的高温。科学家最早提出的一种方法是“托卡马克”型磁场约束法,它是利用强大电流所产生的强大磁场,把等离子体约束在很小范围内以实现核聚变的条件。中国科学院等离子体研究所建立了世界上首个全超导托卡马克装置“东方超环”(EAST)。核工业西南物理研究院自行设计和研制的受控核聚变实验装置“中国环流器一号”和“中国环流器二号”都已经投入运行,与国际上先进水平同步发展。

    惯性约束法是实现核聚变的另一种方法,它是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体,装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束,球面因吸收能量而向外蒸发,受它的反作用,球面内层向内挤压,类似于喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样。因为反作用力是一种惯性力,靠它使气体约束,所以称为惯性约束。小球内气体受挤压而压力升高,并伴随着温度的急剧升高,当温度达到所需要的几十亿摄氏度点火温度时,小球内气体便发生爆炸,并产生大量热能。这种爆炸过程时间只有几个皮秒(1皮等’于1万亿分之一)。如果每秒钟内能够发生三、四次这样的爆炸且不断地持续下去,所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。目前主要的问题是现有的激光束或粒子束所能,达到的功率离所需要的还差几十倍、甚至几百倍。
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    据估计,到21世纪后半叶核聚变能才可能具有商业应用的价值。这样,如何更有效地发展洁净裂变核能仍是21世纪面临的十分重要的课题。核裂变能仍将是21世纪的主要能源,第三次世界能源革命的总趋势是,到2050年,核电(主要指核裂变能)发电量将占世界总发电量的50%左右。

    值得注意的是核电发展的另一个方向——强流加速器驱动次临界放射性洁净核能系统。针对前面指出的核裂变能的弊端和现状,1993年西欧核子中心诺贝尔奖获得者鲁比亚领导的一个小组提出关于能量放大器获得干净核能的新设想,即强流加速器驱动的放射性洁净核能系统。该系统的基本思想是:利用强流质子加速器产生的质子束与靶相互作用,产生大量快中子以驱动次临界反应堆来获得能量增益。它可以克服常规核电的弊端,构成了新的更安全、更干净、更便宜的洁净核能系统。其最大特点是把20世纪最重要的两大核装置:粒子加速器与核反应堆两者巧妙地结合起来,用以克服常规核电的弊病,解决常规核电产生武器级的核燃料、铀资源利用率低以及产生超临界事故等严重缺点。因此,该设想_经提出就引起核能界的极大兴趣,被认为是解决大量放射性废物、降低深埋储藏风险的最具潜力的工具。国际上已经把它作为未来放射性洁净核能一个重要研究方向。

    [责任编辑]

    庞云, 百拇医药(方锦清)
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