物理學(xué)前沿論文

1、物理學(xué)前沿論文 對核能應(yīng)用與核安全的體會核能理論基礎(chǔ)19世紀(jì)末 英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。1896年法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性。1898年居里夫人與居里先生發(fā)現(xiàn)新的放射性元素釙。1902年 居里夫人經(jīng)過三年又九個月的艱苦努力又發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳。1905年愛因斯坦提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。1914年 英國物理學(xué)家盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)，確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質(zhì)子。1935年 英國物理學(xué)家查得威克發(fā)現(xiàn)了中子。1938年 德國科學(xué)家奧托·哈恩用中子轟擊鈾原子核，發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象。簡介利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)

2、電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī)。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的過飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機(jī)。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，利用產(chǎn)生的水蒸氣推動蒸汽輪機(jī)并帶動發(fā)電機(jī)。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），比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當(dāng)多。核能發(fā)電所使用的的鈾235純度

3、只約占3%4%，其馀皆為無法產(chǎn)生核分裂的鈾238。發(fā)電過程核能水和水蒸氣的內(nèi)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能電能。優(yōu)點(diǎn)1核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。2核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。3核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，暫時沒有其他的用途。4核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。5核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。6.核能發(fā)

4、電實(shí)際上是最安全的電力生產(chǎn)方式.相比較而言，在煤炭、石油和天然氣的開采過程中，爆炸和坍塌事故已殺死了成千上萬的從業(yè)者。缺點(diǎn) 1核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當(dāng)大的政治困擾。2核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境中，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。3核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險較高。4核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。5興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。6核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。未來展望1.海洋核能是人類最具希望的

5、未來能源。人們開發(fā)核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾的裂變；二是輕元素的聚變，如氘、氚、鋰等。重元素的裂變技術(shù)，己得到實(shí)際性的應(yīng)用；而輕元素聚變技術(shù)，也正在積極研制之中?？刹徽撌侵卦剽?，還是輕元素氘、氚，在海洋中都有相當(dāng)巨大的儲藏量。60年代起，日本、英國、聯(lián)邦德國等先后著手研究從海水中提取鈾，并且逐漸建立了從海水中提取鈾的多種方法。其中，以水合氧化鈦吸附劑為基礎(chǔ)的無機(jī)吸附方法的研究進(jìn)展最快。評估海水提鈾可行性的依據(jù)之一是一種采用高分子粘合劑和水合氧化鉆制成的復(fù)合型鈦吸附劑。海水提鈾已從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向開發(fā)應(yīng)用研究的階段。日本已建成年產(chǎn)10千克鈾的中試工廠，一些沿海國家也計(jì)劃建造百噸級甚至

6、千噸級工業(yè)規(guī)模的海水提鈾廠。 2.月球核能，早在20世紀(jì)60年代末和70年代初，美國阿波羅飛船登月時，6次帶回368.194千克的月球巖石和塵埃?？茖W(xué)家將月球塵埃加熱到3000華氏度時，發(fā)現(xiàn)有氦等物質(zhì)。經(jīng)進(jìn)一步分析鑒定，月球上存在大量的氦-3?？茖W(xué)家在進(jìn)行了大量研究后認(rèn)為，采用氦-3的聚變來發(fā)電，會更加安全。有關(guān)專家認(rèn)為，氦-3在地球上特別少，但是月球上很多，光是氦-3就可以為地球開發(fā)1萬-5萬年用的核電。地球上的氦-3總量僅有10-15噸，可謂奇缺。但是，科學(xué)家在分析了從月球上帶回來的月壤樣品后估算，在上億年的時間里，月球保存著大約5億噸氦-3，如果供人類作為替代能源使用，足以使用上千年。核

7、能安全當(dāng)今，全世界幾乎16%的電能是由441座核反應(yīng)堆生產(chǎn)的，而其中有9個國家的40%多的能源生產(chǎn)來自核能。在這一領(lǐng)域，國際原子能機(jī)構(gòu)作為隸屬聯(lián)合國大家庭的一個國際機(jī)構(gòu)，對和平利用、開發(fā)原子能的活動積極加以扶持，并且為核安全和環(huán)保確立了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。國際原子能機(jī)構(gòu)的作用相當(dāng)于一個在核領(lǐng)域進(jìn)行科技合作的政府間中心論壇。作為一個協(xié)調(diào)中心，該機(jī)構(gòu)的設(shè)立便于在核安全領(lǐng)域交換信息、制訂方針和規(guī)范以及應(yīng)有關(guān)政府之要求提供如何加強(qiáng)核反應(yīng)堆安全和避免核事故風(fēng)險的方法。國際原子能機(jī)構(gòu)還在旨在確保核技術(shù)的運(yùn)用以求可持續(xù)發(fā)展的國際努力中扮演重要作用。隨著各國的核能計(jì)劃增多，公眾日益關(guān)注核安全問題，國際原子能機(jī)構(gòu)在

8、核安全領(lǐng)域的職責(zé)也擴(kuò)大了。為此，國際原子能機(jī)構(gòu)制訂了輻射防護(hù)基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，并就特定的業(yè)務(wù)類型頒布了有關(guān)條例和業(yè)務(wù)守則，其中包括安全運(yùn)送放射性材料方面的條例和業(yè)務(wù)守則。核電的弱點(diǎn)核電站在一般人的眼中都是非常堅(jiān)固的目標(biāo)。在美國，核電站由使用電子監(jiān)控的兩排高高地圍墻包圍，在核電站附近還有許多武裝警衛(wèi)巡邏。核管理委員會對核電站設(shè)計(jì)時所考慮到的威脅級別是保密的，因此無法確切知道核電站能夠防守多大的攻擊力量。而且核電站緊急關(guān)閉僅須少于五秒鐘，而重啟過程則需要若干小時，這也可以嚴(yán)重牽制以釋放放射性物質(zhì)為目的的恐怖力量。在九一一襲擊事件以后，對核電站的空中打擊成為了一個重要問題。但是，其實(shí)在1972年，就有三名劫

9、機(jī)者劫持了沿美國東海岸飛行的南部航空49號航班，并威脅要將飛機(jī)追毀于位于田納西州的橡樹嶺核武器工廠。在劫機(jī)者的要求得到滿足以前，這架飛機(jī)距離工廠高度只有約2.5千米了。如果核電站被空中打擊，能夠防止放射性物質(zhì)泄露的最重要的保護(hù)就是它的遏制建筑和導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。目前的核管理委員會主席戴爾·克萊恩表示，“核電站自身擁有結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)我們的研究，可以在假想的空中打擊中提供足夠的保護(hù)。核管理委員會也要求核電站操作員有能力處理大火或爆炸事件，不論事件的起因是什么?！?010年9月，對震網(wǎng)計(jì)算機(jī)蠕蟲的分析表明它的主要目的是破壞核電站。這種網(wǎng)絡(luò)攻擊可以越過物理上的保安人員，直接對控制核電站的系統(tǒng)進(jìn)

10、行攻擊，因此這個發(fā)現(xiàn)暴露了核電站的一個新的弱點(diǎn)。嚴(yán)重核事故嚴(yán)重的核事故于輻射事故包括切爾諾貝利核事故、吉斯亭災(zāi)難、蘇聯(lián)K-431核潛艇事故、蘇聯(lián)核潛艇K-19事故、白堊河核反應(yīng)堆事故、溫德斯格爾火災(zāi)、三哩島核泄漏事故、哥斯達(dá)黎加放療事故、薩拉戈薩放療事故、戈亞尼亞事故、教堂巖鈾礦石泄露、SL-1和福島第一核電站事故等。個人體會核能自其為大眾所知的那天起，就給人留下了極其恐怖的印象，美國投下的兩顆原子彈也許就是一部分人對核能的全部認(rèn)識。而正是這種淺短的認(rèn)識造成了民眾對核能的恐懼，以至于對核能和平利用的恐懼，但在消除這種偏見的同時，我們卻的確不應(yīng)忽視核電事故帶來的可怕后果和可能引起的嚴(yán)重災(zāi)難。從之

11、前日本福島核事故的情況來看，雖說救援沒有十分地不及時，但至少是有錯過最佳救援時間的嫌疑。造成這種狀況的原因很多，主要是日本政府的行動力太差。這種情況在我國當(dāng)然不可能發(fā)生，因?yàn)槲覀冋畵碛泻脦讓拥膽?yīng)急系統(tǒng)，可以果斷地采取措施，能在很短的時間內(nèi)集中大量的人力物力。因此，在核安全方面，目前我們是交了一份合格的答卷，但這并不代表我們以后能一直保持這種狀態(tài)，我們還有很多方面需要改進(jìn)。當(dāng)然，以上的分析都是以處在以和平的狀態(tài)為前提的條件下。如果一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，我們的核設(shè)施該如何保護(hù)，還是個需要仔細(xì)考慮的問題。核電的任何問題在某種程度上都源于人為錯誤，核安全文化應(yīng)作為一項(xiàng)基本管理原則加以推廣，以防止和減少人因錯誤。當(dāng)每個人都致力于“減少或防止人為錯誤，充分發(fā)揮人的積極影響”這一核安全共同目